[發(fā)明專利]焊接過程針狀鐵素體形核生長規(guī)律的測試及應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011320003.5
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112525755B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申勇峰;王竟;周金華;薛文穎;尹婷瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G01N3/60
• 分類號: G01N3/60;G01N25/00;B23K37/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種焊接過程針狀鐵素體形核生長規(guī)律的測試方法，其特征在于按以下步驟進行：

（1）將EH420船板鋼加工成圓柱狀的試樣，拋光后置于氧化鋁坩堝內(nèi)；

（2）將氧化鋁坩堝置于高溫爐中，以5±0.1℃/s的升溫速度加熱至1350±10℃，然后保溫30s，完成完全奧氏體化過程，獲得完全奧氏體化的試樣；

（3）將完全奧氏體化的試樣進行第一次降溫，降溫至800±10℃，然后進行第二次降溫，降溫至500±10℃；

（4）在第一次降溫過程中，通過高溫激光共聚焦顯微鏡對試樣進行觀察，每秒拍攝5次照片進行高溫原位觀察，記錄奧氏體向針狀鐵素體轉(zhuǎn)變的過程，獲得記錄結(jié)果；根據(jù)記錄結(jié)果中鐵素體板條長度中最長的記錄數(shù)據(jù)，計算在模擬工況條件下的第一次降溫時間以及第二次降溫時間所根據(jù)的公式為：

；

式中，△t為降溫時間，單位s；T₀為室溫溫度，單位℃；T₁為進行降溫時的初始溫度，單位℃；T₂為進行降溫時的結(jié)束溫度，單位℃；Q為焊接熱輸入量，單位kJ/cm；d為試樣的直徑，單位cm；l為試樣的熱傳導(dǎo)率，kW/(cm·℃)；ρ-試樣的密度，單位g/cm³；c為試樣的比熱容，單位kJ /(g·℃)；

（5）根據(jù)記錄結(jié)果中針狀鐵素體板條的生長數(shù)據(jù)，制成針狀鐵素體的長度-時間溫度關(guān)系曲線圖；根據(jù)該曲線圖確定EH420船板鋼形成不同尺寸的針狀鐵素體的形核時間和溫度條件。

2.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種焊接過程針狀鐵素體形核生長規(guī)律的測試方法，其特征在于所述的試樣直徑3~5mm，高度2~7mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的一種焊接過程針狀鐵素體形核生長規(guī)律的測試方法，其特征在于當(dāng)?shù)诙谓禍亟Y(jié)束后，將試樣以5±0.1℃/s的冷卻速度降溫至室溫，完成對焊接熱循環(huán)的模擬。

4.一種焊接過程針狀鐵素體形核生長規(guī)律的應(yīng)用方法，其特征在于在已知待焊接鋼板的厚度的條件下，在已知熱輸入線能量條件下對待焊接鋼板進行焊接時，通過公式對轉(zhuǎn)變溫度及時間進行估算，所述的公式為：

式中，△t為降溫時間，單位s；T₀為室溫溫度，單位℃；T₁為進行降溫時的初始溫度，單位℃；T₂為進行降溫時的結(jié)束溫度，單位℃；Q為焊接熱輸入量，單位kJ/cm；d為試樣的直徑，單位cm；l為試樣的熱傳導(dǎo)率，kW/(cm·℃)；ρ-試樣的密度，單位g/cm³；c為試樣的比熱容，單位kJ /(g·℃)；

并根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度及時間制定高溫激光共聚焦原位觀察實驗程序，開展針狀鐵素體原位觀察實驗，獲得針狀鐵素體的形核及長大規(guī)律，繪制針狀鐵素體板條長度-時間溫度關(guān)系曲線圖；根據(jù)針狀鐵素體板條長度-時間溫度關(guān)系曲線圖，調(diào)整焊機的焊接電壓、焊接電流和焊接速度，確定焊接熱輸入量，從而獲得焊接的工藝參數(shù)，完成焊接獲得焊接后鋼板。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊接過程針狀鐵素體形核生長規(guī)律的應(yīng)用方法，其特征在于焊接熱輸入量的計算式為

（2）；

式中，Q為焊接熱輸入量，單位kJ/cm；I為焊接電流，單位A；U為焊接電壓，單位V；V為焊接速度，單位mm/s。