[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202110613501.7
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113362909B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)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(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

本發(fā)明提供一種用于評價合金鋼鍛件中晶粒組織均勻性的方法，具體實施步驟為：首先，在熱模擬試驗機上對合金鋼鍛件進行熱壓縮試驗；根據(jù)獲得的流變應力曲線，建立合金鋼鍛件的本構模型；根據(jù)獲得的壓縮后試樣，進行合金鋼鍛件的金相試驗，并建立合金鋼鍛件的動態(tài)再結(jié)晶相關模型；然后，將獲得的合金鋼鍛件成形后動態(tài)再結(jié)晶體積分數(shù)分布分為完全再結(jié)晶區(qū)和未完全再結(jié)晶區(qū)，并建立完全再結(jié)晶區(qū)晶粒組織均勻性評價函數(shù)M和未完全再結(jié)晶晶粒組織均勻性評價函數(shù)K；最后根據(jù)M值或者K值的大小分別判斷晶粒組織均勻性的好壞，其中函數(shù)值越小，代表晶粒組織均勻性越好，反之，則越差。本發(fā)明為制定、優(yōu)化和定量評價合金鋼成形工藝提供了參考依據(jù)。

技術領域

本發(fā)明涉及鍛件晶粒組織均勻性評價領域，特別涉及一種用于評價合金鋼鍛件中晶粒組織均勻性的方法。

背景技術

隨著社會的蓬勃發(fā)展和科技的進步創(chuàng)新，新型合金鋼由于其卓越的性能，如高強度、極限拉伸強度、耐高溫和良好的可成型性和可焊性，已經(jīng)成為許多工業(yè)應用的最優(yōu)選擇，被世界各國廣泛應用于汽車、高層建筑、汽車、工程機械、石油和天然氣等制造領域。故市面上許多產(chǎn)品可由合金鋼鍛件制作而成。

合金鋼鍛件綜合性能與材料內(nèi)部微觀晶粒組織間有著緊密聯(lián)系，其中晶粒組織均勻程度是重要的評價指標，均勻細小等軸晶粒的材料具有較高的強韌性。合金鋼鍛件在熱加工過程中常常因為鍛造成形工藝難度較大等問題，使得其生產(chǎn)制造階段極可能出現(xiàn)混晶、粗晶等各種不同的組織結(jié)構缺陷，進而影響其成形質(zhì)量。為了獲得組織性能優(yōu)異的鍛件，則需要不斷地調(diào)整和改進熱變形工藝參數(shù)。因此，較為合理的鍛件晶粒組織均勻性評價方法，對制定、優(yōu)化、定量評價合金鋼鍛件成形工藝具有非常重要的工程意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對合金鋼鍛件晶粒組織不均勻的問題，本發(fā)明提供一種用于評價合金鋼鍛件中晶粒組織均勻性的方法，實現(xiàn)對合金鋼鍛件整體及局部晶粒組織均勻性做出較為合理的定量評價，從而為制定、優(yōu)化、定量評價合金鋼鍛件成形工藝提供參考依據(jù)。

本發(fā)明提供了一種用于評價合金鋼鍛件中晶粒組織均勻性的方法，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(jù)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(shù)，取8.314J·(mol·K)^-1，T為熱力學溫度，α為應力水平參數(shù)，A和n₁分別表示材料常數(shù)；

S3、根據(jù)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(jié)果進行分析，并建立合金鋼鍛件的動態(tài)再結(jié)晶相關模型；

S41、根據(jù)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(jù)步驟S3獲得的金相試樣統(tǒng)計出的合金鋼的晶粒尺寸數(shù)據(jù)，建立晶粒尺寸模型；

S5、分別根據(jù)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(tài)再結(jié)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(tài)再結(jié)晶體積分數(shù)分布；

S7、將步驟S6獲得的合金鋼鍛件成形后動態(tài)再結(jié)晶體積分數(shù)分布分為完全再結(jié)晶區(qū)和未完全再結(jié)晶區(qū)；

S8、在步驟S7得到的完全再結(jié)晶區(qū)中選取適當節(jié)點，統(tǒng)計所選取節(jié)點的不同動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸，并轉(zhuǎn)換成相應的晶粒度等級；