[發明專利]一種普適性廣的奧氏體混晶評價方法

有效

• 申請號: 202110738402.1
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113552029B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 徐月;劉建生;焦永星;李景丹;陳飛;鄭曉華;馬璟
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 太原達引擎專利代理事務所(特殊普通合伙) 14120
• 代理人: 郭棟梁

一種普適性廣的奧氏體混晶評價方法，屬于混晶評價技術領域，解決現有混晶評價方法本身存在其局限性的技術問題，包括以下步驟：1)、隨機選取視場，采用截弦法測量視場中的晶粒個數、每個晶粒的晶粒弦長及晶粒總弦長；2)、將每個晶粒的晶粒弦長從大到小依次排列，歸納整理每組組距寬度內晶粒出現的個數，計算每組晶粒總弦長；3)、確定每組晶粒總弦長占晶粒總弦長的百分比；4)、確定兩端非優勢樣本晶粒的平均弦長記為平均晶粒弦長；5)、將平均晶粒弦長換算成晶粒度級別，混晶程度為兩端非優勢樣本晶粒的晶粒度級別差。本發明制定的混晶評價方法，兼顧現有技術中各種混晶評價方法的局限性，具有更廣泛的普適性，并且便于操作。

技術領域

本發明屬于混晶評價技術領域，具體涉及的是一種普適性廣的奧氏體混晶評價方法。

背景技術

大鍛件是綜合材料、冶鑄、鍛造、熱處理等為一體的高技術產品，在熱加工過程中發生著復雜的組織演變。鑄錠在開坯鍛造和成形鍛造過程中晶粒大小發生著復雜的變化，極易造成混晶缺陷。混晶缺陷作為大型鍛件重要組織缺陷之一，基本表征為晶粒粗細混雜、形態各異，通常是指晶粒度等級相差3級以上，對于一些精密大鍛件來說晶粒度極差超過2級即可判定為混晶。混晶缺陷致使大鍛件的屈服強度下降，沖擊韌性指標值也大大下降，而FATT(脆性轉變溫度)將升高，嚴重影響著大鍛件的使用性能和服役水平。混晶還會在超聲波探傷時，引起草狀波，使檢驗無底波，影響大鍛件內部缺陷檢測，混晶嚴重時，大鍛件將報廢。隨著大鍛件行業的不斷發展，精密大鍛件成形過程中混晶缺陷的控制一度成為重型機械行業的難題，國內外研究者一直致力于研究大鍛件生產制造過程中混晶形成原因并將其徹底消除。由于澆鑄的鋼錠尺寸比較大，結晶過程緩慢，導致鑄造晶粒粗大，鑄錠在高溫擴散過程中晶粒的大小及均勻狀態嚴重影響著后續鑄錠鍛造開坯的晶粒變化，盡管鑄件還要經過鍛壓，但是在鍛壓過程中，加熱次數多，高溫停留時間長，晶粒尺寸還是比較粗大且極易形成混晶，制約著后續熱處理工藝。由此可見區分鍛前和鍛后晶粒組織狀態是十分必要的，所以需要制定混晶評價方法，對不同晶粒組織狀態下的混晶度等級進行評價，以期為后序熱加工工藝參數制定提供準確的依據。

新國標GB/T 24177-2009將混晶形態具體劃分為以下幾種狀態：ALA狀態、寬級差狀態、雙峰狀態、截面狀態、項鏈狀態、條帶狀態，如圖1所示。ALA狀態指隨機分布的孤立粗大的晶粒與基體晶粒的平均晶粒度級別差不小于3級，且這些孤立粗大的晶粒所占試樣面積的百分數不大于5％。如其所占面積百分數大于5％，則按雙峰狀態處理，如圖1(a)所示。寬級差狀態指隨機分布的晶粒出現異常寬的晶粒度級差，其最大晶粒與最小晶粒的晶粒度級別差不小于5級，如圖1(b)所示。雙峰狀態指隨機分布的兩種晶粒尺寸明顯不同，二者的晶粒度級別差超過4級，每種晶粒所占視樣面積分數均大于5％，并且這兩種晶粒所占面積分數之和大于試樣總面積的75％，如圖1(c)所示。截面狀態指晶粒度在試樣整個截面上呈現規則的變化，以致不同區域間的平均晶粒度級差不小于3級；或者在產品截面的特定區域存在不同的晶粒度(例如，在臨界應變區域的異常晶粒長大導致的粗大晶粒)，以致這些特定區域的晶粒度與大部分截面的晶粒度級差不小于3級。如圖1(d)所示。項鏈狀態指一些孤立的粗晶粒被明顯較細的晶粒群所環繞，這些粗大晶粒和較細晶粒的晶粒度級差不小于3級，如圖1(e)所示。條帶狀態指晶粒度差異較大的條帶交替區域，其晶粒度級差不小于3級，如圖1(f)所示。新國標對每一種混晶狀態的混晶度評定給出了各自的評價方法，這些方法雖可評價晶粒分布范圍及晶粒尺寸變化，但卻不能有效的評價材料的混晶度大小及混晶組織的占有面積。

多道次非連續熱鍛過程中混晶狀態多呈現寬級差狀態、雙峰狀態和項鏈狀態3種類型，以多道次拔長后出現的混晶狀態為例(如圖2所示)，采用不同混晶評價方法對其混晶狀態進行評價。

國內常采用測量多個視場內最大晶粒的平均弦長(D_max)與晶粒的平均弦長(D_m)二者的比值來評價混晶程度，此方法從理論上看不是十分合理，譬如當混晶狀態為項鏈類型或者ALA類型時，這種評價方法便顯得更不合理，因為D_m本身就已經包含大晶粒的弦長，最終容易導致所確定的混晶程度比實際情況偏小。