[發明專利]用于評價合金鋼鍛件中晶粒組織均勻性的方法

有效

• 申請號: 202110613501.7
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113362909B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 金淼;羅林豐;陳雷;蔣寅初;劉新宇;張啟飛;李小龍
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G16C20/20
• 分類號: G16C20/20;G16C20/90;G16C20/80;G16C10/00;G16C60/00;G01N3/08
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

1.一種用于評價合金鋼鍛件中晶粒組織均勻性的方法，其特征在于，其具體實施步驟為：

S1、在熱模擬試驗機上對合金鋼鍛件進行熱壓縮試驗，分別獲得合金鋼鍛件在不同變形條件下的流變應力曲線和壓縮后試樣；

S2、根據步驟S1獲得的流變應力曲線，建立合金鋼鍛件的本構模型，其具體表達式為：

式中，σ_p為峰值應力，為應變速率，Q為熱變形激活能，R為摩爾氣體常數，取8.314J·(mol·K)^-1，T為熱力學溫度，α為應力水平參數，A和n₁分別表示材料常數；

S3、根據步驟S1獲得的壓縮后試樣，通過線切割加工將壓縮后試樣沿中心面切開，進行合金鋼鍛件的金相試驗；

S4、利用回歸分析分別對步驟S1的熱壓縮試驗和步驟S3的金相試驗的試驗結果進行分析，并建立合金鋼鍛件的動態再結晶相關模型；

S41、根據影響微觀晶粒組織的變形溫度、應變速率和應變量因素，建立合金鋼熱變形晶粒演化模型；

S42、根據步驟S3獲得的金相試樣統計出的合金鋼的晶粒尺寸數據，建立晶粒尺寸模型；

S5、分別根據步驟S2中合金鋼鍛件的本構模型和步驟S4中合金鋼鍛件的動態再結晶相關模型，搭建合金鋼鍛件的晶粒演化預測平臺；

S6、采用模鍛或者自由鍛鍛造方法對合金鋼鍛件進行擠壓成形，得到合金鋼鍛件成形后動態再結晶體積分數分布；

S7、將步驟S6獲得的合金鋼鍛件成形后動態再結晶體積分數分布分為完全再結晶區和未完全再結晶區；

S8、在步驟S7得到的完全再結晶區中選取適當節點，統計所選取節點的不同動態再結晶晶粒尺寸，并轉換成相應的晶粒度等級；

S9、在步驟S7得到的未完全再結晶區中選取適當節點，統計選取節點的不同動態再結晶晶粒尺寸和殘余原始晶晶粒尺寸，并轉換成相應的晶粒度等級；

S10、針對步驟S7中的完全再結晶區，建立晶粒組織均勻性評價函數M，其具體表達式如下：

式中，G_avg為平均晶粒度等級；m為用于計算的晶粒度等級個數；G_i為第i個晶粒度等級；P_i為第i個晶粒度等級中包含的晶粒個數；P為所有晶粒度等級中包含的晶粒總數；

S11、針對步驟S7中的未完全再結晶區，建立晶粒組織均勻性評價函數K，其具體表達式如下：

式中，為第i個節點殘余原始晶平均晶粒度等級；為第i個節點動態再結晶平均晶粒度等級；n為取樣節點總數；

S12、將步驟S8得到的晶粒度等級代入步驟S10的晶粒組織均勻性評價函數M中，獲得完全再結晶區晶粒組織均勻性函數值M，根據M值的大小判斷完全再結晶區的晶粒組織均勻性的好壞；

S13、將步驟S9得到的晶粒度等級代入步驟S11的晶粒組織均勻性評價函數K中，獲得未完全再結晶區晶粒組織均勻性函數值K，根據K值的大小判斷未完全再結晶區的晶粒組織均勻性的好壞；

S14、根據是否優化合金鋼鍛件的成形工藝，判斷是否重復步驟S7至步驟S13，從而得到合金鋼鍛件成形工藝。

2.根據權利要求1所述的用于評價合金鋼鍛件中晶粒組織均勻性的方法，其特征在于，所述步驟S1的具體步驟為：

S101、以10℃/s的升溫速度將合金鋼鍛件的溫度從室溫迅速升溫到1250℃；

S102、將合金鋼鍛件在1250℃的恒溫條件下保溫120s；

S103、以10℃/s的速度，將合金鋼鍛件的溫度從1250℃降溫到變形溫度；

S104、在指定的溫度下，對合金鋼鍛件保溫30s，并進行均熱；

S105、按設定的應變速率使合金鋼鍛件在指定的變形溫度下發生變形，合金鋼鍛件的壓縮量為60％；

S106、合金鋼鍛件在變形結束后迅速淬火，獲得合金鋼鍛件高溫變形后的微觀組織。