[发明专利]一种板带退火试样的设计方法及其试样

说明书

技术领域

本发明涉及金属热处理技术领域，具体涉及一种板带退火试样的设计方法及其用该方法设计的试样。

背景技术

板带试样经过连续退火工艺模拟之后，经常要求对其进行拉伸、冲压等性能测试试验，以了解板带退火工艺对试验钢力学性能的影响。按照国家标准规定，对进行拉伸、冲压性能测试试验的板带试样有一定的尺寸要求，并且为了获得较准确的试验结果，要求待测试样在测试范围内具有较好的均匀性，即要求板带试样在连续退火过程中具有较好的温度均匀性。

目前，美国DSI公司制造的Gleeble-3800热模拟试验机所配备的板带退火系统可以模拟板带连续退火工艺。为了达到金属试样快速加热的目的，该设备采用直接电阻加热方式，其原理是将导电的板带试样连入设备与设备中安装的加热变压器等部件形成闭合电路，通过加热变压器给试样两端加上一定的电压值，使较大电流通过试样，利用试样本身电阻达到加热的目的。板带试样本身的尺寸规则，因此，加热的电能输入沿试样长度方向处处相等，但由于板带试样被夹于两个通有冷却水的夹具之间，在热传导的作用下，在板带试样的长度方向上容易产生较大的温度梯度。在试验过程中，用来研究材料性能和采集数据的均温区是相对的概念，经实际测量，在板带试样的长度方向上仍然存在温度梯度，因此，这对板带试样进行拉伸、冲压性能测试试验的试验结果会产生较大影响。

申请号为CN200510047083.0的“一种在金属板带试样热处理试验中消除温度梯度的方法”，其特征是在直接电阻加热方式的基础上，增加红外辐射加热方式，在试样的上、下，接近夹具两侧分别安装红外加热装置，利用红外辐射能量，弥补试样两端由于热传导而散失的热量。若将这种方法应用于Gleeble-3800热模拟试验机所配备的板带退火系统，不仅需要增加辅助设备，还需增加一套对该设备进行控制的控制系统，这增大了设备的操作难度，同时加大了设备的造价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板带退火试样的设计方法及其试样，基于热模拟机直接电阻加热方式，通过改变板带试样连入电路的电阻阻值，用以弥补试样两端由于热传导而散失的热量，降低板带试样退火试验中温度梯度。

1.板带试样温度梯度的测定

取一个常规待测板带试样，在板面几何中心处以及沿着长度方向的试样端部附近分别焊接一对热电偶。根据温度梯度计算公式，得到板带试样长度方向上的温度分布。

ΔT=(2xL)2(T0-T1)---(1)]]>

其中，L为两夹具间的距离，X为板带试样一点沿长度方向距中心的距离，

T₀、T₁分别为试样中心和端部升高的温度

2.常规板带试样加热一般规律

1)试样的任意位置

对于步骤1中的板带试样，由于其尺寸规则，输入热量

Q_i＝I²Rt                         (2)

其中，Q_i为输入的电能，R为作为电阻的板带试样的电阻，t为通电时间

根据能量守恒，电路对试样所作的功转化为热量，其中一部分热量用于使试样温度升高，另一部分则通过夹具的热传导作用和热量辐射作用损失掉，即

Q_i＝Q₁+Q₂                        (3)

其中，Q₁为使试样温度升高的热，Q₂为热量损失

I²Rt＝CmΔT+Q₂                   (4)