[发明专利]一种热模拟试验机辅助冷却的试验方法

说明书

本发明涉及金属材料热加工物理模拟领域。一种热模拟试验机辅助冷却的试验方法，对试样进行处理，将高温陶瓷管套在热电偶的裸露出头部分，然后将热电偶的正负极通过点焊机焊接在试样均温区的中部，两个焊点沿径向等温面排布，焊点间距为1mm，在两个焊点上涂抹高温水泥加固焊点；在热模拟试验机的真空腔体内安装辅助冷却装置；打开热模拟试验机的控制程序，对热模拟试验机的控制程序进行修改；打开热模拟试验机真空腔体，将试样的两端插入热模拟试验机的铜卡具，使用修改后的热模拟试验机的控制程序对试样进行试验。

技术领域

本发明涉及金属材料热加工物理模拟领域。

背景技术

钢铁材料是一种具有相变的合金，其高温组织（奥氏体）及其转变产物（铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体等）具有不同的比容和膨胀系数，由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上，破坏了膨胀量与温度间的线性关系，从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。在热模拟试验机上利用热膨胀法测定相变点，是建立钢铁材料的CCT曲线（过冷奥氏体连续转变曲线）的基础，在测量过冷奥氏体连续冷却过程中的膨胀曲线时，无论高温、低温相变，都伴随着体积效应，膨胀仪测出的“温度-膨胀量”曲线上就会出现转折点，据此可准确定出某种相转变的开始温度和结束温度，将这些温度描绘在以“温度-时间”为轴的坐标系中，分别连起来便可得到过冷奥氏体连续转变曲线（CCT 曲线）。每一条“温度-膨胀量”曲线的绘制，都对应着一个从奥氏体化温度连续冷却至室温的恒定冷却速度。一般CCT曲线的详尽绘制需要进行从恒冷速的连续缓慢冷却至恒冷速的连续快速冷却近20个冷却速度“温度-膨胀量”曲线的试验，工艺路线图见图1。马氏体组织转变需要深度过冷，故Ms点（马氏体组织相变开始点）和Mf点（马氏体组织相变结束点）的测试需要连续快速冷却得到。

热模拟试验机厂家配备了高精度径向膨胀仪，并提供了试样尺寸型式和配套使用的铜卡具，试样型式为哑铃状圆棒，总长75mm，左右两端头部分别长34.5mm，直径Φ10mm；均温区部分长6mm、直径Φ6mm。径向膨胀仪上的L型石英棒夹持在Φ6mm的直径方向上，来测定径向不同冷速下连续冷却的长度变化量，寻找各个温度区间的相变开始点和相变结束点。

一般情况下钢铁材料的Ms点温度范围为400℃~200℃，Mf点温度在300℃以下。要通过试验测试来寻找Ms点和Mf点，就要在400℃~室温的温度测试范围内，以不同冷速进行试验。我们知道，金属材料自然冷却时冷却速度会随着温度的降低而降低，热模拟试验机通过铜卡具提供的冷却速度有限，15℃/s以下的冷速可以实现从奥氏体化温度连续冷却至室温，当冷速在15℃/s以上，对于低于某一温度的Ms点或/和Mf点，仅凭热模拟试验机铜卡具的冷却速度无法达到测试要求。例如图2所示，使用铜卡具传热的现有技术，无法测得冷却速度为40℃/s的Mf点（无拐点出现），原因如图3所示，程序预设冷却速度为40℃/s，从奥氏体化温度冷却至200℃温度段时，实际冷却速度还能达到预设冷却速度（曲线上看是重合的），再接下去200℃至室温的降温段，测得图3中实际降温曲线在200℃时开始偏离预设降温曲线，无法在200℃至室温段保持40℃/s的恒定冷却速度，这就需要施加辅助冷却的方法使实际的冷却速度与预设冷却速度保持一致，以便能测定出Ms点或/和Mf点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有热模拟试验机不能完成以大于15℃/s恒定冷却速度从奥氏体化温度连续冷却至室温，来测定Ms点和Mf点的问题。