[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201810360313.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108595827A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏海蓮;潘紅波;周紅偉;鄧賢波
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 韋超峰;胡鋒鋒

本發(fā)明屬于高強度鋼加工工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種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。本發(fā)明首先對新型C?Mn?Al高強度鋼進行高溫壓縮實驗，獲得鋼的真應(yīng)力?真應(yīng)變曲線數(shù)據(jù)，然后建立鋼的流變應(yīng)力預(yù)測模型，模型選擇基于蠕變理論、考慮了楊氏模量和奧氏體的自擴散系數(shù)與溫度關(guān)系的一類具有物理基礎(chǔ)的本構(gòu)模型，建立的本構(gòu)模型能準確預(yù)測鋼的流變應(yīng)力；建立鋼的熱變形加工圖，結(jié)合顯微組織確定加工圖中不同區(qū)域的組織演變機制。將熱變形本構(gòu)模型和加工圖結(jié)合起來，分析任意變形條件下的熱變形流變應(yīng)力和熱變形功率耗散效率，從而得到對應(yīng)的組織演變機制及熱加工性能信息，結(jié)果對高強度鋼熱加工過程控制有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高強度鋼加工工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種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。

背景技術(shù)

為了節(jié)約能源以及保護環(huán)境，迫切需要開發(fā)具有良好塑韌性的高強度鋼，包括TRIP鋼。基于C-Mn-Si合金系統(tǒng)開發(fā)了常規(guī)TRIP鋼，采用高硅含量的目的是為了抑制冷卻過程中滲碳體的形成以便增加殘余奧氏體的穩(wěn)定性及數(shù)量。然而，高硅含量可能使鋼產(chǎn)生缺陷，如堅硬的氧化層、差的表面性能和低的涂層能力。由于Al替代Si能消除Si的這些有害影響，故C-Mn-Al-Si或C-Mn-Al基TRIP鋼引起了越來越多的關(guān)注，人們對此類鋼的顯微組織和力學(xué)行為進行了大量的研究，但對其熱變形行為的研究較為缺乏。

動態(tài)再結(jié)晶是一種非常普遍而重要的變形機制，在動態(tài)再結(jié)晶過程中，發(fā)生了明顯的組織重建，可以大大地消除原始組織中的各種缺陷，微觀的組織變化導(dǎo)致宏觀上加工塑性的提高和變形抗力的減少。在動態(tài)再結(jié)晶過程的前期總會有動態(tài)回復(fù)發(fā)生，因為動態(tài)回復(fù)過程中發(fā)生的位錯的消除和重排，可以形成一定尺寸的胞狀結(jié)構(gòu)和大角度取向差的界面，這正是為動態(tài)再結(jié)晶提供新核的條件。在熱加工過程中動態(tài)再結(jié)晶是一個安全的變形機制，為了獲得良好的熱變形顯微組織，在制定熱加工工藝時要將變形參數(shù)盡量控制在合金的動態(tài)再結(jié)晶機制發(fā)揮作用的范圍內(nèi)。

熱變形本構(gòu)方程能表示應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和應(yīng)變速率這類可以在宏觀對象上測定到的物理量間關(guān)系。本構(gòu)方程的優(yōu)點是可以直觀的得到在某一變形條件下的流變應(yīng)力，但不能單純通過流變應(yīng)力曲線的信息確定材料的組織演變機制及熱加工性能。動態(tài)材料模型是根據(jù)大應(yīng)變量塑性變形條件下的不可逆熱動力學(xué)、物理系統(tǒng)模擬和連續(xù)力學(xué)等方面的基本原理建立起來的。動態(tài)材料模型的加工圖可通過少量的實驗準確反映材料在不同變形條件下的組織演變規(guī)律及機理，進而可以用來優(yōu)化材料的熱加工工藝，但通過加工圖不能得到流變應(yīng)力曲線的信息。

經(jīng)檢索，中國專利申請?zhí)枮?01610131725.3的申請案公開了一種評估金屬材料熱加工性能的方法，該方法包括以下步驟：(1)在設(shè)計的熱變形條件下，進行金屬材料的高溫壓縮試驗，獲得金屬材料的真應(yīng)力-真應(yīng)變數(shù)據(jù)；(2)建立描述金屬材料高溫流變應(yīng)力的改進型雙曲正弦本構(gòu)模型，并通過編程實現(xiàn)；(3)建立金屬材料熱加工耗散效率評估模型和失穩(wěn)判據(jù)模型，并通過編程實現(xiàn)；(4)采用步驟(2)和(3)中建立的預(yù)測高溫流變應(yīng)力模型、熱加工耗散效率評估模型和失穩(wěn)判據(jù)模型，可以預(yù)測任意變形條件下的金屬材料的流變應(yīng)力、熱加工耗散效率和失穩(wěn)系數(shù)，從而實現(xiàn)對任意變形條件下金屬材料熱加工性能的綜合評估。但該申請案仍是采用傳統(tǒng)的雙曲正弦本構(gòu)模型，其預(yù)測結(jié)果的準確度仍有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種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。采用本發(fā)明的方法能夠更準確地判斷C-Mn-Al高強度鋼在不同條件下的熱變形組織演變機制及熱加工性能，對于C-Mn-Al高強度鋼熱加工工藝的合理制定具有重要的指導(dǎo)意義。

2.技術(shù)方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種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，該方法包括以下步驟：