[發明專利]一種C-Mn-Al高強度鋼熱變形組織演變機制及熱加工性能的確定方法

在審

• 申請號: 201810360313.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108595827A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 魏海蓮;潘紅波;周紅偉;鄧賢波
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 韋超峰;胡鋒鋒

1.一種C-Mn-Al高強度鋼熱變形組織演變機制及熱加工性能的確定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1：在不同變形溫度和應變速率下對鋼進行高溫壓縮實驗，獲得鋼的真應力-真應變曲線數據；

步驟2：建立預測C-Mn-Al高強度鋼高溫流變應力的本構模型，如下式所示：

上式中，是應變速率(s^-1)，T是溫度(K)，σ是流變應力(MPa)，D(T)是奧氏體的自擴散系數，D(T)＝D₀exp(Q_sd/(RT))，D₀是擴散常數，Q_sd是自擴散激活能，E(T)描述了楊氏模量與溫度的關系；B′、α′和n′為材料常數；

將應變量ε對實驗鋼流變應力的影響引入本構方程中，逐一計算系列不同應變量對應應力下的此類本構方程，所得到的材料常數lnB′、α′和n′與應變量ε的關系用5次多項式擬合；

將擬合結果代入模型中，即獲得流變應力預測模型：

其中：α′_ε＝α₀+α₁ε+α₂ε²+α₃ε³+α₄ε⁴+α₅ε⁵，n′_ε＝N₀+N₁ε+N₂ε²+N₃ε³+N₄ε⁴+N₅ε⁵，(lnB′)_ε＝B′₀+B′₁ε+B′₂ε²+B′₃ε³+B′₄ε⁴+B′₅ε⁵；

步驟3：根據動態材料模型，定義功率耗散效率因子η和加工失穩的判據如下：

其中m是應變速率敏感因子，同一應變量下，在溫度-應變速率的二維平面上，畫出η的等值線圖，即功率耗散圖，再繪出參數ξ為負的區域，即熱加工失穩圖，即得到了材料的加工圖；觀測鋼在不同變形條件下的顯微組織，和加工圖相結合，確定加工圖中的流變失穩區、動態再結晶區和動態回復區；

步驟4：將本構模型和加工圖結合起來研究材料的熱變形行為：利用建立的本構模型預測不同變形條件下的應力應變曲線，不同的變形條件對應著加工圖中的不同位置，確定不同變形條件下的功率耗散效率因子η，從而得到任意變形條件下的流變應力曲線信息和熱變形功率耗散效率η值，進而確定材料的熱變形組織演變機制以及熱加工性能。

2.根據權利要求1所述的一種C-Mn-Al高強度鋼熱變形組織演變機制及熱加工性能的確定方法，其特征在于：所述步驟1中的變形溫度為900-1100℃，變形溫度的間隔區間為50℃，所述應變速率0.01-30s^-1，分別取0.01、0.1、1、10和30s^-1。

3.根據權利要求1所述的一種C-Mn-Al高強度鋼熱變形組織演變機制及熱加工性能的確定方法，其特征在于：步驟2中α′的值利用公式α′＝β′/n′₁求得，而n′₁和β′分別由和的斜率得到，根據線性回歸求得n′₁和β′的值；根據本構模型，線性擬合所得斜率和截距分別用來計算n′和ln B′的值。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的一種C-Mn-Al高強度鋼熱變形組織演變機制及熱加工性能的確定方法，其特征在于：步驟2中應變量ε的取值從0.05-0.80，間隔區間為0.05。

5.根據權利要求1-3中任一項所述的一種C-Mn-Al高強度鋼熱變形組織演變機制及熱加工性能的確定方法，其特征在于：步驟2中的E(T)根據下式計算得到：

其中，E₀和G₀分別代表材料在300K時的楊氏模量和剪切模量，G為材料在溫度T下的剪切模量，T_M是材料的熔點。