[發明專利]超高強鋼高溫成形晶粒尺寸演化模型建立方法

在審

• 申請號: 202210574104.8
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114864007A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 陳榮創;呂鎵均;張世陽;張春;李建軍;王敏;劉賢龍
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C60/00
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高濤

本發明公開了一種超高強鋼高溫成形晶粒尺寸演化模型建立方法，該方法包括應用于超高強鋼在高溫壓縮、保溫、多道次壓縮等過程的預測晶粒長大、動態再結晶、亞動態再結晶和靜態再結晶的一整套的模型，基于45組熱壓縮試驗數據，采用智能優化算法直接獲得模型的14個參數，預測超高強度鋼的晶粒尺寸演變。本發明本模型考慮了初始晶粒尺寸的影響，從而解決了晶粒尺寸在不同再結晶過程之間的連續性問題；模型考慮了殘余應變對再結晶的影響，從而能很好的應用于多道次壓縮過程。

技術領域

本發明涉及金屬熱塑性變形技術領域,具體涉及一種超高強鋼高溫成形晶粒尺寸演化模型建立方法。

背景技術

超高強鋼鍛坯通常經過多次熱變形才能成形出最終形狀。在高溫階段，鍛坯晶粒發生的主要再結晶過程是晶粒長大、動態再結晶、亞動態再結晶和靜態再結晶。準確預測超高強鋼在熱變形全過程中的再結晶晶粒演化規律是超高強鋼大型鍛件的微觀組織調控及鍛造成形工藝制定的基礎。

在實現本發明的過程，發明人發現：

采用傳統腐蝕金相法，牛文龍[1]對GH738合金進行雙道次熱壓縮試驗，研究了初始晶粒尺寸、變形溫度、道次間保溫時間和應變速率對其亞動態再結晶組織演變的影響，建立了亞動態再結晶Avrami模型；劉杰等[2]通過雙道次壓縮試驗研究了溫度、應變、應變速率、初始晶粒尺寸、道次間保溫時間等參數對300M鋼道次間保溫軟化的影響，建立了亞動態再結晶動力學模型；Qi等[3]基于雙道次試驗研究了馬氏體不銹鋼的靜態再結晶行為，通過對流變應力曲線擬合得到了JMAK方程，建立了靜態再結晶動力學模型；劉印剛等[4]研究了300M高強鋼靜態再結晶對道次間保溫軟化的影響，建立了靜態再結晶動力學模型；Chen等[5,6]、Wen等[7]研究了300M鋼高溫拉伸流變應力與微觀組織演變，提出了結合微觀組織演化的本構模型；唐超蘭等[8]通過3道次等溫壓縮試驗研究了4343/4A60 Nb-Ti鋼流變應力與應變、應變速率和溫度之間的關系，基于Arrhenius模型建立了3道次壓縮流變應力模型；O. Beltran等[9]考慮了動態再結晶和后動態再結晶中的晶界遷移率，基于平均場模型建立了304L鋼在多道次壓縮過程中的流變應力與微觀組織耦合模型；H.E. Cho等[10]開展了多道次壓縮試驗，研究了靜態再結晶和動態再結晶對流變應力和晶粒尺寸的影響，將再結晶體積分數（X）作為內變量，建立了銅、AZ31鎂合金、1010低碳鋼等多種金屬的流變應力模型；E.S. Puchi-Cabrera等[11,12]將屈服應力、再結晶臨界應力、飽和應力和穩態應力等作為內變量，考慮了動態再結晶、靜態再結晶、后動態再結晶等，建立了硅錳鋼、20MnCr5的多道次壓縮流變應力模型。

需要指出的是，目前各再結晶模型相對獨立，沒有考慮不同再結晶模型之間的銜接問題，當轉換模型時晶粒尺寸發生突變——這顯然與實際情況是不相符的。

此外，馮瑋等[13]在其發明專利中考慮了再結晶模型之間的銜接，提出了“一種20CrMnTiH 鋼熱變形過程微觀組織演化規律的預測方法”，Luo等[14]基于熱壓縮試驗建立了300M鋼平均晶粒尺寸演化模型，但是由于這些研究沒有考慮到應變和位錯密度在多道次變形中的累積效應，根據文獻[15,16]，應用于多道次壓縮時對再結晶臨界點的判斷會產生偏差；因此，晶粒尺寸、位錯密度、殘余應變等在不同再結晶過程中如何光滑銜接是晶粒尺寸建模所面臨的又一個關鍵問題；由于這些問題仍未解決，精確模擬超高強鋼在熱變形全過程的晶粒尺寸演變仍是塑性加工領域的一大挑戰。

所引證文件的出處分別是：

[1]牛文龍,郭晶,馬思文,張麥倉.新型優質GH738合金的亞動態再結晶動力學模型[J].稀有金屬材料與工程,2022,51(01):183-189.

[2] Liu J., Liu Y. G., Lin H., Li M. Q. The metadynamicrecrystallization in the two-stage isothermal compression of 300M steel[J].Mat. Sci. Eng. A. 2013 (565) 126–131.