一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法，包括步骤：1)通过热模拟试验机获取待测试件在设定等温温度及等温时间下的压缩屈服应力值；2)根据各个压缩屈服应力值相对于最低压缩屈服应力值的强度增量Δσy和最大强度增量Δσy,max，获得用以表征析出过程中有效强化的沉淀相的相对量的有效析出系数feff，其中feff＝Δσy/Δσy,max；3)根据各种等温条件下的有效析出系数、等温温度、等温时间的对应关系绘制等温过程中碳氮化物的沉淀析出动力学曲线。本发明专利技术采用的测定参数为压缩屈服应力，直接体现等温析出的强化作用，实用性强，可直接用于工艺改进，数据更为直观、灵敏、准确，操作更为简便有效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法，属于金属材料热加工

技术介绍
新近发展起来的高强度低合金钢(HSLA steel)通过添加Nb、V、Ti等微合金元素，同时结合控制轧制和控制冷却工艺，从而控制纳米级的微合金碳氮化物在晶界和基体均匀析出，实现钢的晶粒细化和沉淀强化。因此，测定钢中碳化物的沉淀动力学在生产实践中是非常重要的。目前，等温析出动力学的研究较少，常用的方法有透射电子显微镜(TEM)分析方法、物理化学相分析方法和应力松弛方法等。但是，TEM分析方法受限于析出物的观测范围，样品误差较大，制样耗时多；物理化学分析方法无法探测到12nm以下的细小第二相，故而灵敏度不高，同时操作繁琐、耗时长；应力松弛方法虽简便，但难以进行定量分析，在许多微合金钢中无法测定到明显的应力拐点，适应性不高。因此，基于一般测定方法存在的以上问题，本专利技术提出了一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法，使试测验数据更为直观灵敏、准确而又富有物理意义；其测定的操作过程简便、有效。
技术实现思路
为了克服现有测定方法的不足，本专利技术的目的在于提供一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法。该方法在Gleeble热模拟试验机通用模块完成，采集的数据更为直观、灵敏而又准确，操作更为简便而又有效；适用于所有轧后等温过程有碳化物析出行为钢种，如高强度低合金钢，微合金钢等。本专利技术旨在通过以下技术方案实现：一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法，包括以下步骤：1)通过热模拟试验机获取待测试件在设定等温温度及等温时间下的压缩屈服应力值；2)根据各个压缩屈服应力值相对于最低压缩屈服应力值的强度增量Δσy和最大强度增量Δσy,max，获得用以表征析出过程中有效强化的沉淀相的相对量的有效析出系数feff，其中feff＝Δσy/Δσy,max；3)根据各种等温条件下的有效析出系数、等温温度、等温时间的对应关系绘制等温过程中碳氮化物的沉淀析出动力学曲线。进一步地，所述步骤1)具体包括：a)制备试样，将待测定的钢材加工成圆柱样件并打磨光洁；b)在Gleeble热模拟试验机的Quizsim系统设定试验的工艺流程及参数；c)通过热电偶丝焊接机将热电偶丝按一定间距焊接在试样中间，焊点间距1mm～2mm；d)在试样两端涂抹润滑剂并粘贴石墨片，同时在压头和试样之间垫用钽片隔离；e)夹持试样对准夹具压头，打开空气锤，压紧试样，连接好热电偶，并将Gleeble热模拟试验机冲头微调至右端，刚好抵住空气锤；f)关闭舱门，抽真空；g)真空度满足后系统按设定的工艺流程及参数进行压缩试验；h)试验结束后，清理试验舱和夹具，以备下一个试样进行试验；i)重复步骤b)～步骤h)，直到完成所需的压缩试验；j)将热模拟试验机采集到的时间、温度、应变、应力参数导入函数绘图软件中，测定各次试验在设定等温温度及等温时间下的压缩屈服应力值；进一步地，所述的工艺流程及参数具体包括：1)以1～10℃/s的加热速度将试件加热至1150～1250℃，并保温3～10min；2)以1～5℃/s的速度将试件降温至950℃～880℃，并保温5～10s；3)对试件进行模拟钢材热轧的第一阶段压缩形变，其形变量为20％～30％，变形速率为0.1～3/s；4)压缩形变后立即以15～25℃/s的冷却速度对试件进行快冷，以获得加工硬化态的过冷奥氏体；5)将试件快冷至700℃～500℃的等温温度后持续等温一定时间，持续等温时间为0～7200s；6)达到等温时间后以1℃/s～10℃/s的冷缺速度将试件冷却至25℃～50℃的低温区；7)对试件进行第二阶段压缩形变，其形变量为20％～30％，变形速率为0.1～3/s。进一步地，所述试件的尺寸为φ10mm×15mm、φ8mm×10mm、φ8mm×12mm或φ12mm×18mm。进一步地，所述抽真空的真空度为1.0×10-1Pa～1.0×10-3Pa。进一步地，所述函数绘图软件为origin数据处理软件。相比现有技术，本专利技术是一种在Gleeble热模拟试验机上对过冷奥氏体或铁素体进行双阶段压缩形变，并通过测定不同等温温度和时间条件下压缩屈服应力的变化而绘制碳化物析出动力学曲线的方法，采用的测定参数为压缩屈服应
力值，直接体现等温析出的强化作用，试验数据具有很好的实用性，可以直接用于工艺改进，避免了TEM分析方法所存在的析出物均匀性缺陷，克服了物理化学分析方法所存在的精度不足、操作繁琐问题，解决了应力松弛方法所存在的难定量和变化不明显的问题。结果表明：本专利技术的数据更为直观灵敏、准确，操作更为简便而又有效。附图说明图1是本专利技术实施例的试验工艺示意图；图2是本专利技术另一实施例中试验工艺示意图；图3是实施例中Ti微合金钢在等温温度为530℃时的压缩流变屈服应力应变曲线图；图4是实施例中Ti微合金钢在等温温度为570℃时的压缩流变屈服应力应变曲线图；图5是实施例中Ti微合金钢在等温温度为600℃时的压缩流变屈服应力应变曲线图；图6是实施例中Ti微合金钢在等温温度为630℃时的压缩流变屈服应力应变曲线图；图7是实施例中Ti微合金钢在等温温度为670℃时的压缩流变屈服应力应变曲线图；图8是实施例中Ti微合金钢强度增量-温度-时间关系图；图9是实施例中相对析出量-温度-时间关系图及析出动力学曲线图。具体实施方式为更好地理解本专利技术，下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的描述，
但是需要说明的是，实施例并不构成对本专利技术保护范围的限定。本实施在Gleeble热模拟试验机通用模块上进行，选用的试件材料为Ti微合金钢，其化学成分及其含量是：C为0.05～0.07wt％，Si为0.2～0.3wt％，Mn为1.0～1.8wt％，Cr为0.10～0.30wt％，Ti为0.08～0.14wt％，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法，包括以下步骤：1)通过热模拟试验机获取待测试件在设定等温温度及等温时间下的压缩屈服应力值；2)根据各个压缩屈服应力值相对于最低压缩屈服应力值的强度增量Δσy和最大强度增量Δσy,max，获得用以表征析出过程中有效强化的沉淀相的相对量的有效析出系数feff，其中feff＝Δσy/Δσy,max；3)根据各种等温条件下的有效析出系数、等温温度、等温时间的对应关系绘制等温过程中碳氮化物的沉淀析出动力学曲线，即析出量-温度-时间关系图。在本专利技术另一可行的实施例中，所述步骤1)具体包括：a)制备试样，将待测定的钢材加工成φ10mm×15mm的圆柱样件并打磨光洁；b)在Gleeble热模拟试验机的Quizsim系统设定试验的工艺流程及参数；c)通过热电偶丝焊接机将热电偶丝按一定间距焊接在试样中间，焊点间距1mm～2mm；d)在试样两端涂抹润滑剂并粘贴石墨片，同时在压头和试样之间垫用钽片隔离；e)夹持试样对准夹具压头，打开空气锤，压紧试样，应力控制在800Kg左
右，连接好热电偶，并将Gleeble热模拟试验机冲头微调至右端，刚好抵住空气锤；f)关闭舱门，抽真空，所述抽真空的真空度为1.0×10-1Pa～1.0×10-3Pa；g)真空度满足后系统按设定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)通过热模拟试验机获取待测试件在设定等温温度及等温时间下的压缩屈服应力值；2)根据各个压缩屈服应力值相对于最低压缩屈服应力值的强度增量Δσy和最大强度增量Δσy,max，获得用以表征析出过程中有效强化的沉淀相的相对量的有效析出系数feff，其中feff＝Δσy/Δσy,max；3)根据各种等温条件下的有效析出系数、等温温度、等温时间的对应关系绘制等温过程中碳氮化物的沉淀析出动力学曲线。

【技术特征摘要】
1.一种碳化物等温析出动力学曲线测定的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)通过热模拟试验机获取待测试件在设定等温温度及等温时间下的压缩屈服应力值；2)根据各个压缩屈服应力值相对于最低压缩屈服应力值的强度增量Δσy和最大强度增量Δσy,max，获得用以表征析出过程中有效强化的沉淀相的相对量的有效析出系数feff，其中feff＝Δσy/Δσy,max；3)根据各种等温条件下的有效析出系数、等温温度、等温时间的对应关系绘制等温过程中碳氮化物的沉淀析出动力学曲线。2.根据权利要求1所述的碳化物等温析出动力学曲线测定的方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：a)制备试样，将待测定的钢材加工成圆柱样件并打磨光洁；b)在Gleeble热模拟试验机的Quizsim系统设定试验的工艺流程及参数；c)通过热电偶丝焊接机将热电偶丝按一定间距焊接在试样中间，焊点间距1mm～2mm；d)在试样两端涂抹润滑剂并粘贴石墨片，同时在压头和试样之间垫用钽片隔离；e)夹持试样对准夹具压头，打开空气锤，压紧试样，连接好热电偶，并将Gleeble热模拟试验机冲头微调至右端，刚好抵住空气锤；f)关闭舱门，抽真空；g)真空度满足后系统按设定的工艺流程及参数进行压缩试验；h)试验结束后，清理试验舱和夹具，以备下一个试样进行试验；i)重复步骤b)～步骤h)，直到完成所需的压缩试验；j)将热模拟试验机采集到的时间、温度、应变、应力参数导入函数绘图...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭政务，李烈军，陈松军，周峰，高吉祥，胡玲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44