[发明专利]一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的方法有效

专利信息
申请号: 201810771601.0 申请日: 2018-07-13
公开(公告)号: CN109147873B 公开(公告)日: 2021-09-21
发明(设计)人: 雷玄威;唐福践;倪刚 申请(专利权)人: 江西理工大学
主分类号: G16C20/30 分类号: G16C20/30
代理公司: 北京市广友专利事务所有限责任公司 11237 代理人: 张仲波
地址: 341000 江西省*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 一种 预测 合金钢 焊接 粗晶区 晶粒 尺寸 方法
【说明书】:

一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的方法,属于物理的测量领域。首先通过热模拟获得三个以上不同热输入下微合金钢焊接粗晶区的原奥氏体晶粒尺寸的信息;其次设定晶粒长大动力学公式中M0和PZ为未知常数,其它参数为已知参数并通过查阅文献得到相应的合理数值,然后将三个不同热输入下粗晶区的原奥氏体晶粒尺寸的数值与晶粒长大动力学公式进行拟合(通过数值积分并采用有限差分法),最佳的拟合结果得出M0和PZ的数值;最后通过此晶粒长大动力学公式及拟合出的M0和PZ的数值计算不同焊接热输入下此微合金钢焊接粗晶区的晶粒尺寸,预测出微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸。本发明简化了拟合及计算过程,为控制微合金钢焊接粗晶区的晶粒尺寸提供了重要依据。

技术领域:

本发明属于物理的测量领域,尤其涉及关于一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的方法。

背景技术

焊接粗晶区通常作为焊接接头最薄弱的区域之一,其力学性能在很大程度上代表了焊接接头的力学性能,因而评估焊接粗晶区的力学性能特征,可在很大程度上为评估焊接接头力学性能特征提供重要参考。钢铁材料的微观组织结构通常是决定其力学性能最重要的因素之一,其中晶粒尺寸作为一个重要的表征参数,一直被认为是评价焊接粗晶区力学性能是否发生恶化最重要的标志之一。在焊接领域,钢铁材料(特别是微合金钢)焊接粗晶区的晶粒尺寸一直是重点关注对象。

通常有两种办法来获得微合金钢焊接粗晶区的晶粒尺寸信息,一种是例如参考文献1(Sanjeev Kumar,et al.,Materials and Design,2016,50:177),通过实际的金相测量,一种是例如参考文献2(M.Shome,et al.,Scripta Materialia,2004,50:1007),通过晶粒长大动力学公式进行计算。实际的测量固然可以得到非常准确的粗晶区晶粒尺寸信息,但这种办法无法预测当焊接条件改变时粗晶区的晶粒尺寸。通过晶粒长大动力学公式进行计算(运用公式时通常需要在一定的焊接条件下先拟合公式中的未知参数)可以得到一系列条件下粗晶区的晶粒尺寸,但从理论上讲,在当前的技术条件下,对于一般的钢铁材料,可以计算得到较为合理的结果,而对于微合金钢而言,其计算结果会产生一定的偏差,且随着焊接工艺条件的改变(拟合出来的未知参数实际上会随着焊接工艺条件的变化而改变),其偏差会逐渐增大。其主要原因是,在焊接粗晶区热循环中,晶粒长大时会受到微合金钢中第二相粒子的钉扎作用,而焊接热循环本身也会影响到第二相的热稳定性,随着热循环时间与温度的变化,第二相粒子的钉扎作用也会随之变化,而且焊接热循环是一个典型的非热力学平衡的热过程,现有的研究技术手段无法对第二相粒子在此过程中的热稳定性进行精确描述,因而运用晶粒长大动力学公式计算微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸这一方法得到的结果的合理性是决定于是否可对微合金钢中第二相粒子的热稳定性进行精确描述。虽然晶粒长大动力学公式的基本表达形式是公开的,但不同的研究者对于如何近似处理焊接热过程中微合金钢中第二相对晶粒长大的钉扎作用的方法会有所不同,因而得出的计算结果的可信度会不同。基于此,专利申请人在大量的文献总结与实际研究工作的基础上,找到了一种处理微合金钢中第二相对晶粒长大钉扎作用的简单且有效的方法,因而得到了一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的方法,是对晶粒长大动力学公式中两个参数进行拟合后,再利用此公式计算其它热输入下焊接粗晶区晶粒尺寸的方法。

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