[发明专利]一种热模拟实验材料组织性能的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于材料检测领域，具体涉及一种热模拟实验材料组织性能的检测方法，特别是涉及热模拟实验后材料拉伸、冲击韧性等力学性能的检测，以及试样的制作与实验方法。

背景技术

为确定合理的工艺制度与工艺参数，目前普遍采用Gleeble热模拟实验技术来研究分析热加工工艺参数对材料组织性能的影响。即在Gleeble热模拟试验机上模拟材料的加热、变形和冷却等工艺过程，观察不同工艺条件下的组织形貌，测量材料的力学性能。相对于实际生产和其它模拟实验，Gleeble热模拟实验试样尺寸较小，应变和温度相对均匀，可以对温度、变形和冷却速度等参量精确模拟控制，所以研究结果准确可靠。但是由于Gleeble热模拟实验试样较小，造成实验后材料力学性能的测量困难，如仅能测量材料的硬度，而对拉伸、冲击韧性等力学性能测量困难，使得Gleeble热模拟实验技术应用受到一定的限制。

为弥补Gleeble热模拟实验试样尺寸较小，拉伸、冲击韧性等力学性能测量困难的不足，一些单位研制了大试样平面应变热模拟试验设备，设备包括独特的加热系统、机械系统、液压系统、控制系统以及数据采集系统。由于变形区尺寸较大，变形后的试样可以满足随后的力学性能测量需要，因此可以将材料的成分、工艺参数、显微组织以及力学性能很好的结合起来。大试样平面应变热模拟实验为材料开发以及工艺研究提供了一种方法与手段，但目前应用还不广泛，一些测控问题还需要完善；并且由于试样尺寸较大，应变和温度均匀性下降，造成同一试样温度、变形和冷却速度等工艺条件的较大差别，研究准确性下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种热模拟实验后材料组织、强度与塑韧性能的检测方法。以期通过该方法可以准确模拟材料热加工工艺过程及参数，观察热模拟实验后材料的组织特性，同时还可以检测材料的强度和塑韧性能指标。

为解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种热模拟实验材料组织性能的检测方法，采用Gleeble热模拟试验机的力学系统伺服闭环回路实现载荷、位移和应变的控制，模拟热加工过程中的变形；采用Gleeble热模拟试验机的加热伺服闭环回路实现热加工过程中的加热和冷却控制；采用现有热模拟试验机的夹头和卡块，或根据实际需要定制，试样置于真空槽中进行模拟实验，热电偶焊接于试样的中间位置，还包括如下步骤：

(1)将试样做成长度为L₀，直径为d₀的圆柱状，直径d₀＞6mm，根据试样的尺寸、自由跨度、卡具材质调节轴向温度梯度，在试样中间获得长度为l₀的均温区，1＞d₀/l₀＞1/3，均温区内温度最高，试样在卡块间的自由跨度为L，1＞l₀/L＞1/3；所述试样长度L₀根据检测需要和设备条件确定，试样直径d₀不超过热模拟试验机载荷允许的最大值；

(2)对步骤(1)的均温区进行加热、变形和冷却工艺过程模拟，卡块对试样施加轴向压缩力，变形集中在均温区，均温区发生变形后为鼓形，鼓形区长度为l₁，将鼓形热电偶焊接处附近材料切下做成金相试样，其余制作成拉伸或冲击试样；所述拉伸试样平行段长度为l₂，l₂＝l₁-(2～5)mm，拉伸试样平行段直径为d₂，l₂/d₂＞2；所述冲击试样断面为正方形或矩形，鼓形中间位置为冲击试样缺口位置；

(3)通过步骤(2)得到的金相、拉伸或者冲击试样，既可以观察不同工艺条件下材料的组织特性，又可以检测其强度、硬度与塑韧性指标。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明充分利用了Gleeble热模拟实验技术，将试样做成特定形状和尺寸，实验后的试样中间为鼓形，既可以进行组织特性的观察，又可以进行拉伸、冲击韧性等力学性能的检测；

2、本发明可以解决热模拟实验后材料强度与塑韧性能测量困难的问题，为材料研究和热加工工艺制定提供一种准确可靠的方法。

附图说明

图1为本发明的热模拟实验试样与夹持装置示意图。

图2为本发明热模拟实验后试样形状示意图。

图3为本发明制成的拉伸试样形状示意图