一种节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法技术

本发明专利技术提供一种节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法，包括：利用高温拉伸试验获取试验钢的Md值；将拉伸试件加热到Md温度以上，消除TRIP效应对试验钢力学性能的影响，所得数据与常温拉伸数据对比，得出TRIP效应对试验钢均匀延伸率的具体影响数值；通过XRD物相分析得出室温拉伸试样拉断后的马氏体转变量；建立马氏体转变量与TRIP致塑性增量的关系；采用不通过固溶温度的试验钢材料对预测模型进行验证。本发明专利技术提供了一种利用实验方法计算TRIP效应导致的塑性增量的途径，并建立了利用马氏体转变量计算TRIP致塑性增量的预测模型，对更有效地利用Trip效应进行新产品的研发有重要意义。

A Characterization Method of TRIP Effect Plasticity Increment in Economical Duplex Stainless Steel

【技术实现步骤摘要】
一种节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法
本专利技术属于力学性能表征与评估领域，特别是涉及节约型双相不锈钢中存在相变诱导塑性效应(TRIP效应)时，一种表征TRIP导致的塑性增量的方法。
技术介绍
长期以来，传统Ni-Mo型双相不锈钢一直是制造石化、海洋等工程领域结构件的重要原材料。然而，由于双相不锈钢特有的两相结构，其发生塑性变形时，两相的加工硬化行为不同，使得两相变形协调性差，导致其塑性和成型性低，特别是大应变量成型加工难度极大，易出现裂纹缺陷，导致制造成本显著上升，这也成为制约双相不锈钢应用拓展的主要瓶颈之一。近年来，Mn-N合金化的节约型双相不锈钢在减少昂贵Ni金属用量来显著降低原材料成本的同时，还可获得亚稳奥氏体相，从而使得双相不锈钢在变形过程中发生马氏体形变，表现出相变诱导塑性(TRIP效应)，进而明显增加塑性，有效改善开裂问题。对于具有TRIP效应的双相不锈钢而言，成形性能的改善关键取决于亚稳奥氏体在塑性变形过程中始终能形成一定数量的马氏体，即能在较大变形范围内保持具有TRIP效应。然而，不同组织状态和变形条件下产生的马氏体能增加多少塑性，也就是说不同程度的TRIP效应分别能对应产生多少塑性增量？或者说材料不产生马氏体转变，不存在TRIP效应时的原始塑性有多大？始终由于缺少方法将具有TRIP效应的双相不锈钢的原始塑性及TRIP致塑性增量分离开来，而使得组织状态、变形条件等冶金、形变因素对马氏体相变引发的增塑效应的影响难以表征与评估导致该类亚稳双相不锈钢的研发以及性能调控缺少明确的参考依据，进一步增塑途径受限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法，以实现TRIP效应致塑性增量的量化表征与评估。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法，其包括以下步骤：S1、确定试验钢的TRIP效应的临界温度Md值：在室温～100℃温度范围内进行一系列高温拉伸试验，确定Md值的位置及数值；S2、求解马氏体转变导致的塑性增量Δε：S21、选取步骤S1中试验钢室温下以及略高于Md值温度下的拉伸工程应力应变曲线，根据工程应力、应变与真应力以及真应变之间的对应关系，利用公式(1)和公式(2)得到对应的真应力-应变曲线；ε＝ln(1+εE)(1)σ＝σE·(1+εE)(2)其中，ε为真应变，εE为工程应变，σ为真应力，σE为工程应力；S22、利用公式(3)计算加工硬化率曲线(θ-ε)，S23、根据步骤S22得到的加工硬化率曲线计算由马氏体转变导致的塑性增量Δε；S3、对实验钢进行X射线衍射试验物相分析：选取室温拉断后断口附近位置的试样进行测试，采用Cu靶进行扫描，通过获得变形前和变形后试验钢中奥氏体的含量，计算求得各条件下形变诱导马氏体的饱和含量，奥氏体含量利用公式(4)进行计算：其中，Vγ是奥氏体的体积分数；Iγ是奥氏体晶面衍射峰的积分强度；Iα是铁素体晶面衍射峰的积分强度，通过该公式得出室温状态下变形前和变形后试验钢中奥氏体的含量，两者的差值即为拉伸过程产生的马氏体转变量VM；S4、计算值：通过公式(5)计算单位体积马氏体含量导致的塑性增量S5、验证步骤S4中得到的值的唯一性，并得出马氏体含量导致的塑性增量与马氏体转变量之间表征公式：采用锻后试验钢在多个固溶温度下的试样，重复进行步骤S1-S4的求解计算，能够得到多组相同的的值，从而得知马氏体含量导致的塑性增量与马氏体转变量之间表征公式为：Δε＝0.5VM其中，Δε为马氏体含量导致的塑性增量，VM为马氏体转变量。优选地，步骤S3中采用Cu靶进行扫描的扫描角度为20～120°，扫描速度为2°/min。优选地，步骤S4中的值为0.5。优选地，步骤S5中多个固溶温度分别为1050摄氏度、1100摄氏度、1150摄氏度和1200摄氏度。优选地，步骤S23具体包括以下步骤：S231、将试验钢在室温下以及略高于Md值温度下温度下的真应力-应变曲线、加工硬化率曲线与室温下的真应力-应变曲线、加工硬化率曲线放在同一坐标系下；S232、在该坐标系下，各温度下真应力-应变曲线与加工硬化率曲线的交点即为对应温度下的失稳真应变，将对应温度下的失稳真应变利用公式(1)反算出各温度下的失稳工程应变；S233、计算两个温度下失稳工程应变的差值，该差值即为马氏体转变导致的塑性增量Δε。优选地，步骤S231中利用origin软件将试验钢在室温下以及略高于Md值温度下温度下的真应力-应变曲线、加工硬化率曲线与室温下的真应力-应变曲线、加工硬化率曲线放在同一坐标系下。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本实施例所述的节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法提供了一种利用实验方法计算TRIP效应导致的塑性增量的途径，建立了利用马氏体转变量计算TRIP致塑性增量的预测模型。这一模型可以简便精确地预测TRIP效应导致的塑性增量，对学者更有效地利用TRIP效应进行新产品的研发有重要意义。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明:图1为TRIP效应致塑性增量的计算方法及原理；图2a为试验用钢的高温拉伸工程应力应变曲线；图2b为2205双相不锈钢的高温拉伸工程应力应变曲线；以及图3为部分力学性能及计算结果。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。本专利技术提供一种节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法，其包括以下步骤：S1、确定Md值：在室温～100℃温度范围内进行一系列高温拉伸试验，确定Md值的位置及数值；S2、求解塑性增量Δε：选取步骤S1中试验钢室温和略高于Md值的拉伸工程应力应变曲线，根据工程应力、应变与真应力、真应变之间的对应关系，利用公式(1)、(2)公式可得对应的真应力-应变曲线，ε＝ln(1+εE)(1)σ＝σE·(1+εE)(2)其中，ε为真应变，εE为工程应变，σ为真应力，σE为工程应力；利用公式(3)计算其加工硬化率曲线，并与真应力应变曲线放在一起；S3、XRD物相分析：选取室温拉断后断口附近位置的试样进行测试，采用Cu靶进行扫描，通过获得未变形前和变形后试验钢中奥氏体的含量，计算求得各条件下形变诱导马氏体的饱和含量，奥氏体含量利用公式(4)进行计算：其中，Vγ是奥氏体的体积分数；Iγ是奥氏体晶面衍射峰的积分强度；Iα是铁素体晶面衍射峰的积分强度，用此方法分析计算形变诱导马氏体转变量VM；；S4、计算值：通过公式(5)计算单位体积马氏体含量导致的塑性增量S5、验证值的唯一性：采用锻后材料在多个固溶温度下的试样，重复进行步骤S1-S4的求解计算，得到多组相同的的值，能够得知，TRIP致塑性增量与马氏体转变量之间满足如下公式：Δε＝0.5VM优选地，步骤S3中采用Cu靶进行扫描的扫描角度为20～120°，扫描速度为2°/min。优选地，步骤S4中的值为0.5。优选地，步骤S5中多个固溶温度分别为1050摄氏度、1100摄氏度、1150摄氏度和1200摄氏度。具体实施例S1、确定试验钢发生TRIP效应的的Md本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、确定试验钢的TRIP效应的临界温度Md值：在室温～100℃温度范围内进行一系列高温拉伸试验，确定Md值的位置及数值；S2、求解马氏体转变导致的塑性增量Δε：S21、选取步骤S1中试验钢室温下以及略高于Md值温度下的拉伸工程应力应变曲线，根据工程应力、应变与真应力以及真应变之间的对应关系，利用公式(1)和公式(2)得到对应的真应力‑应变曲线；ε＝ln(1+εE)   (1)σ＝σE·(1+εE)   (2)其中，ε为真应变，εE为工程应变，σ为真应力，σE为工程应力；S22、利用公式(3)计算加工硬化率曲线(θ‑ε)，θ为硬化率，

【技术特征摘要】
1.一种节约型双相不锈钢中TRIP效应致塑性增量的表征方法，其特征在于：其包括以下步骤：S1、确定试验钢的TRIP效应的临界温度Md值：在室温～100℃温度范围内进行一系列高温拉伸试验，确定Md值的位置及数值；S2、求解马氏体转变导致的塑性增量Δε：S21、选取步骤S1中试验钢室温下以及略高于Md值温度下的拉伸工程应力应变曲线，根据工程应力、应变与真应力以及真应变之间的对应关系，利用公式(1)和公式(2)得到对应的真应力-应变曲线；ε＝ln(1+εE)(1)σ＝σE·(1+εE)(2)其中，ε为真应变，εE为工程应变，σ为真应力，σE为工程应力；S22、利用公式(3)计算加工硬化率曲线(θ-ε)，θ为硬化率，S23、根据步骤S22得到的加工硬化率曲线计算由马氏体转变导致的塑性增量Δε；S3、对实验钢进行X射线衍射试验物相分析：选取室温拉断后断口附近位置的试样进行测试，采用Cu靶进行扫描，通过获得变形前和变形后试验钢中奥氏体的含量，计算求得各条件下形变诱导马氏体的饱和含量，奥氏体含量利用公式(4)进行计算：其中，Vγ是奥氏体的体积分数；Iγ是奥氏体晶面衍射峰的积分强度；Iα是铁素体晶面衍射峰的积分强度，通过该公式得出室温状态下变形前和变形后试验钢中奥氏体的含量，两者的差值即为拉伸过程产生的马氏体转变量VM；S4、计算值：通过公式(5)计算单位体积马氏体含量导致的塑性增量其中，Δε为马氏体含量导致的塑性增量，VM为马氏体转变量；S5、验证步骤S4中得到的值的唯一性，并得出马氏体含量导致的塑性增量与马氏体转变量之间表征公式：采用锻后试验钢在多个固溶温度下的试样，重复进行步骤S1-S4的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，郝硕，梅瑞雪，李文权，金淼，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13