[發明專利]實現熱加工模擬與性能測試一體化的試驗方法

有效

• 申請號: 201210192246.4
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102735529A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 王玉輝;劉利剛;孔進麗;王同良;范磊;王青峰
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N1/44;C21D8/00
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 王苑祥

技術領域

????本發明屬于鋼鐵材料熱模擬與性能測試領域，具體地說是一種能夠實現熱加工模擬與性能測試一體化的試驗方法。

背景技術

????控制軋制和控制冷卻技術的目標是實現晶粒細化和細晶強化，改善組織性能，要更好的達到這個目的，需要研究控軋和控冷過程中各工藝參數對鋼材微觀組織、力學性能的影響規律。實際生產中控軋和控冷過程要經過坯料加熱-控制軋制-控制冷卻-組織分析-性能測試等環節，其周期長，且控軋過程受變形溫度、變形速率、變形量等諸多因素影響，控冷過程受道次停留時間、開冷溫度及終冷溫度等諸多因素影響，實際成本高，部分參數難以達到精確控制，為上述規律的研究帶來了困難。

Gleeble-3500熱模擬試驗機屬美國DSI（Dynamic?Systems?Inc.）科技聯合體研制生產的Gleeble系列，由加熱系統、加力系統以及計算機控制系統三大部分組成，可用于流變強度較低的所有金屬材料及其熱加工過程模擬研究。Gleeble實驗時，試樣中的均溫區寬度，沿試樣長度方向（軸向）或橫向（徑向）的溫度梯度可以隨意控制，既可進行均溫實驗，亦可進行溫度梯度控制實驗。采用Gleeble-3500熱模擬試驗機模擬控軋、控冷過程，可以精確地控制變形溫度、變形量、應變速率、冷卻速度等關鍵工藝參數，模擬實驗的結果可以反映出實際構件或材料的受熱與受力情況，從而再現出被模擬對象微觀結構和宏觀性能的變化。Gleeble-3500模擬熱加工工藝所采用的試樣形式通常為Φ8×12mm、Φ10×15mm或Φ10×12mm，該試樣形式經Gleeble-3500熱模擬之后只適于進行組織觀察和硬度測試，拉伸試樣和沖擊試樣受尺寸限制無法加工，因而無法對熱模擬后的樣品進行力學性能測試。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種能夠實現熱加工模擬與性能測試一體化的試驗方法。其采用設有通孔的夾持卡具與熱模擬試驗機的不銹鋼卡具相配合來定位加長、加粗了的模擬試樣，用以模擬熱壓縮變形過程，然后將熱加工模擬后的模擬試樣沿軸向方向加工成標準沖擊試樣進行沖擊性能測試；在模擬試樣的均溫區，沿徑向方向加工成微拉伸試樣進行常溫拉伸性能測試，從而實現熱加工與性能測試一體化。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種實現熱加工模擬與性能測試一體化的試驗方法，該方法首先制作模擬試樣進行熱加工模擬，然后將模擬試樣加工成沖擊試樣和微拉伸試樣進行性能測試，按照下述步驟進行：

A、制作2根以上Φ10-15mm×75-85mm的模擬試樣，將模擬試樣的兩端分別借助設有通孔的夾持卡具定位在熱模擬試驗機的工作型腔內、且端部用不銹鋼卡具限位，然后按照設定的參數進行熱壓縮變形的模擬試驗，冷卻至室溫后進行組織分析；

B、取其中一根模擬試樣，沿其軸向方向加工成標準沖擊試樣，進行沖擊試驗；

C、另取模擬試樣，在均溫變形區切取厚度為1~3mm的圓形薄片，切割成“工”字形的微拉伸試樣；

D、將微拉伸試樣兩端用帶有定位組件的拉伸卡具卡住，進行拉伸性能測試。

采用上述技術方案產生的有益效果在于：（1）采用本發明的模擬試樣進行熱加工模擬后，可先進行組織觀察和硬度測試，然后還可以切割成標準的沖擊試樣進行沖擊性能測試；（2）模擬試樣經過控軋控冷工藝模擬之后，均溫區經過高溫變形，軸向組織、性能差異很大，而徑向組織相對均勻，HV₁₀差別不超過15（除去邊緣兩點），沿模擬試樣徑向的方向切取1~3mm的圓形薄片，然后將圓形薄片切割成“工”字形微拉伸試樣進行拉伸試驗，結果表明與標準試樣的拉伸性能相比，所得數據相差不大；（3）在微拉伸卡具的技術方案中，所述微拉伸卡具可精密地將微拉伸試樣的腿進行壓緊定位，以保證拉伸過程中的單軸拉應力而不產生剪切力。

附圖說明

圖1是本發明模擬試樣的定位結構示意圖；

圖2是本發明從均溫區切割得到的微拉伸試樣結構示意圖；

圖3a和圖3b分別是本發明上蓋的主視和左視結構示意圖；

圖4a和圖4b分別是本發明夾持芯的主視結構示意圖和B-B向剖視圖；

圖5是上蓋、夾持芯和下蓋組合后沿C-C向的斷面圖；

圖6a~圖6e是本發明熱壓縮組織均勻性驗證結果；其中，圖6a表示顯微硬度值，圖6b表示距中心點0位置左2mm處顯微組織；圖6c表示中心點0位置處顯微組織；圖6d表示距中心點0位置右2mm處顯微組織，圖6e表示距中心點0位置右4mm處顯微組織；