界面碳化物析出严重影响不锈钢复合板结合力学性能及抗蚀性能,为此,本文采用真空热轧法在1150℃下对三层对称组坯料Q345/SUS304/Q345进行5个道次的复合轧制,经总变形率66.7%制备55mm厚不锈钢复合板。为探究控制界面碳元素扩散及碳化物析出的可行方法,遂增加“向界面添加Ni层”以及“氢还原脱碳层”两种研究方案制备复合板。对轧后板材取样,采用OM、SEM观测界面微观组织及碳化物形貌。利用XRD及TEM对富铬碳化物进行物相鉴定。对断面进行EDS及显微硬度检测,分析界面合金元素的扩散情况。采用剪切、拉伸、冲击测试方法检测不锈钢复合板界面结合力学性能,对拉伸及冲击后断口形貌予以宏观与微观观察。实验结果表明,真空热轧得到的Q345/SUS304/Q345不锈钢复合板界面结合良好,且随着变形率的增加,不锈钢侧晶界及晶内富铬碳化物析出增多。由于碳化物为晶间脆性化合物,降低晶间结合力,在总变形率66.7%时,使剪切强度下降达至398MPa,冲击韧度下降为73.6J/cm²,而抗拉强度上升为576 MPa。对比研究不同碳含量的碳钢基体与不锈钢复合,发现当基体与覆层存在较高碳势差时将促使不锈钢侧析出的富铬碳化物数量增多,尺寸更大。45/304复合板碳化物尺寸为190-380 nm,Q345/304则为500-700 nm。经XRD及TEM物相检测后,得到碳化物为M₂₃C₆型,其具体物相组成为Cr_15.58Fe_7.42C₆。界面添加Ni层制备Q345/0.1mmNi/SUS304/0.4mmNi/Q345不锈钢复合板后发现,界面Ni层的添加可有效阻止碳元素的扩散以及碳化物析出,但随着添加的Ni层厚度增大时,导致界面结合质量下降。在总变形率为66.8%时,添加0.1mmNi层剪切强度达到最大值427MPa,0.4mmNi层388MPa。添加0.4mmNi层界面韧性为83J/cm²,0.1mmNi层75J/cm²。因此对不锈钢复合板界面碳扩散的控制应选用适宜的Ni层厚度。对碳钢经氢气还原后得到脱碳层可有效阻止碳原子扩散,减少不锈钢侧碳化物的析出,但随着还原时间的增加,脱碳层厚度过大,严重影响界面结合性能。在总变形率为66.7%时,还原10min剪切强度为408MPa,还原30min时为388MPa,还原10min后界面冲击韧性为127J/cm²,还原30min时为101J/cm²。因此根据不同的使用情况需要合理选择氢气还原时间即合适的脱碳层厚度。