[發明專利]基于等溫應力和相變測定碳化物析出動力學曲線的方法

有效

• 申請號: 202110593288.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113405919B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 陳松軍;李烈軍;彭政務;李炯軼;高吉祥;許博;溫志林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了基于等溫應力和相變測定碳化物析出動力學曲線的方法。所述方法是在Gleeble?3800熱模擬試驗機上先通過測定合金鋼等溫過程中的等溫屈服強度和等溫相變動力學曲線，然后基于等溫屈服強度增量值來確定碳化物等溫析出。等溫屈服強度增量法結合測定出的等溫相變時間，可以有效避開合金鋼碳化物等溫析出過程中相變對碳化物析出開始點測定的干擾，并能揭示碳化物析出過程和相變的相互作用。此外，本方法操作簡單且測定的等溫屈服強度值能夠直觀的反應等溫過程中碳化物析出導致強度增加的量，對改進和優化合金鋼熱處理工藝參數以獲取最佳力學性能提供很好地指導作用。

技術領域

本發明屬于合金鋼熱加工技術領域，特別涉及基于等溫應力和相變測定碳化物析出動力學曲線的方法。

背景技術

通過添加微合金元素和結合控軋控冷工藝控制碳化物以納米尺寸高密度地在鐵素體中析出，能夠顯著提高鋼的強度并保持良好的韌性。合金鋼中納米碳化物在鐵素體中的析出溫度窗口很窄且析出特性對熱處理條件(如應變、等溫溫度、等溫時間)非常敏感，熱處理制度的改變會引起強度的顯著差異。通常認為在碳化物析出動力學曲線的鼻尖處溫度進行等溫熱處理能夠獲得最大的析出強化效果。因此測定合金鋼奧氏體在等溫相變溫度等溫過程中碳化物的析出動力學曲線對于生產實踐的指導具有重要的意義。

合金鋼在等溫相變溫度等溫過程中會出現奧氏體相變和析出的一個動態變化過程，難以把兩者分開和直接確定析出的開始和結束。因此，對奧氏體在等溫相變過程中碳化物析出動力學曲線的研究和測定很少。目前，多數的研究是首先對碳化物的形核位置進行設定，然后基于平衡條件下的數學模型計算。實際生產中，奧氏體的等溫相變過程都是非平衡態的，而且析出的位置也不是唯一性的。中國授權專利“一種碳化物等溫析出動力學曲線測定的方法(CN106018117B)”，通過實驗測定合金鋼等溫相變過程中碳化物析出動力學曲線，該方法通過測定合金鋼在不同等溫處理后冷卻到室溫后的壓縮應力的差值來判定奧氏體等溫析出開始和結束。該方法認為室溫壓縮應力的差值來源于碳化物的析出。但由于奧氏體發生相變產生的不同組織也會導致壓縮應力值的差異，而且由等溫相變溫度冷卻到室溫的過程中也會發生析出，這對實驗結果存在影響。因此，需尋求一種能夠有效分開相變和析出，避免組織差異干擾的方法測定奧氏體等溫相變過程中碳化物析出動力學曲線，進而為改進和優化熱處理工藝參數獲取最佳力學性能提供指導。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種基于等溫應力和相變測定碳化物析出動力學曲線的方法，本方法操作簡單且測定的等溫屈服強度值能夠直觀地反映等溫過程中碳化物析出強化效應。此外，本方法適用于所有奧氏體等溫相變過程中有碳化物析出的鋼種。

為了實現前述發明目的，本發明提供的基于等溫應力和相變測定碳化物析出動力學曲線的方法，包括以下步驟：

(1)通過Gleeble-3800熱模擬試驗機獲取合金鋼在設定溫度不同等溫時間下的真應力-應變曲線，并取2％應變處的應力值作為等溫屈服強度值σ_y，繪制σ_y和等溫溫度-時間變化關系曲線，確定碳化物析出結束時間P_f。

(2)利用Gleeble-3800熱模擬試驗機上配備的熱膨脹儀測定合金鋼在設定溫度下的相變開始時間(T_s)和結束時間(T_f)。

(3)根據獲取的相變開始時間T_s，繪制合金鋼在不同設定溫度下相變開始前等溫屈服強度增量隨等溫時間的變化曲線，確定不同等溫溫度下碳化物開始析出時間P_s。

(4)根據獲取的碳化物的析出開始時間P_s和結束時間P_f，繪制合金鋼碳化物的析出-溫度-時間(PTT)曲線。