[發明專利]一種預測微合金鋼焊接粗晶區晶粒尺寸的方法

有效

• 申請號: 201810771601.0
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109147873B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 雷玄威;唐福踐;倪剛
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: G16C20/30
• 分類號: G16C20/30
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種預測微合金鋼焊接粗晶區晶粒尺寸的方法，屬于物理的測量領域。首先通過熱模擬獲得三個以上不同熱輸入下微合金鋼焊接粗晶區的原奧氏體晶粒尺寸的信息；其次設定晶粒長大動力學公式中M₀和P_Z為未知常數，其它參數為已知參數并通過查閱文獻得到相應的合理數值，然后將三個不同熱輸入下粗晶區的原奧氏體晶粒尺寸的數值與晶粒長大動力學公式進行擬合(通過數值積分并采用有限差分法)，最佳的擬合結果得出M₀和P_Z的數值；最后通過此晶粒長大動力學公式及擬合出的M₀和P_Z的數值計算不同焊接熱輸入下此微合金鋼焊接粗晶區的晶粒尺寸，預測出微合金鋼焊接粗晶區晶粒尺寸。本發明簡化了擬合及計算過程，為控制微合金鋼焊接粗晶區的晶粒尺寸提供了重要依據。

技術領域：

本發明屬于物理的測量領域，尤其涉及關于一種預測微合金鋼焊接粗晶區晶粒尺寸的方法。

背景技術

焊接粗晶區通常作為焊接接頭最薄弱的區域之一，其力學性能在很大程度上代表了焊接接頭的力學性能，因而評估焊接粗晶區的力學性能特征，可在很大程度上為評估焊接接頭力學性能特征提供重要參考。鋼鐵材料的微觀組織結構通常是決定其力學性能最重要的因素之一，其中晶粒尺寸作為一個重要的表征參數，一直被認為是評價焊接粗晶區力學性能是否發生惡化最重要的標志之一。在焊接領域，鋼鐵材料(特別是微合金鋼)焊接粗晶區的晶粒尺寸一直是重點關注對象。

通常有兩種辦法來獲得微合金鋼焊接粗晶區的晶粒尺寸信息，一種是例如參考文獻1(Sanjeev Kumar,et al.,Materials and Design,2016,50:177)，通過實際的金相測量，一種是例如參考文獻2(M.Shome,et al.,Scripta Materialia,2004,50:1007)，通過晶粒長大動力學公式進行計算。實際的測量固然可以得到非常準確的粗晶區晶粒尺寸信息，但這種辦法無法預測當焊接條件改變時粗晶區的晶粒尺寸。通過晶粒長大動力學公式進行計算(運用公式時通常需要在一定的焊接條件下先擬合公式中的未知參數)可以得到一系列條件下粗晶區的晶粒尺寸，但從理論上講，在當前的技術條件下，對于一般的鋼鐵材料，可以計算得到較為合理的結果，而對于微合金鋼而言，其計算結果會產生一定的偏差，且隨著焊接工藝條件的改變(擬合出來的未知參數實際上會隨著焊接工藝條件的變化而改變)，其偏差會逐漸增大。其主要原因是，在焊接粗晶區熱循環中，晶粒長大時會受到微合金鋼中第二相粒子的釘扎作用，而焊接熱循環本身也會影響到第二相的熱穩定性，隨著熱循環時間與溫度的變化，第二相粒子的釘扎作用也會隨之變化，而且焊接熱循環是一個典型的非熱力學平衡的熱過程，現有的研究技術手段無法對第二相粒子在此過程中的熱穩定性進行精確描述，因而運用晶粒長大動力學公式計算微合金鋼焊接粗晶區晶粒尺寸這一方法得到的結果的合理性是決定于是否可對微合金鋼中第二相粒子的熱穩定性進行精確描述。雖然晶粒長大動力學公式的基本表達形式是公開的，但不同的研究者對于如何近似處理焊接熱過程中微合金鋼中第二相對晶粒長大的釘扎作用的方法會有所不同，因而得出的計算結果的可信度會不同。基于此，專利申請人在大量的文獻總結與實際研究工作的基礎上，找到了一種處理微合金鋼中第二相對晶粒長大釘扎作用的簡單且有效的方法，因而得到了一種預測微合金鋼焊接粗晶區晶粒尺寸的新方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種預測微合金鋼焊接粗晶區晶粒尺寸的方法，是對晶粒長大動力學公式中兩個參數進行擬合后，再利用此公式計算其它熱輸入下焊接粗晶區晶粒尺寸的方法。