[发明专利]一种含硼微合金钢热成形工艺参数的确定方法

说明书

本发明涉及一种含硼微合金钢热成形工艺参数的确定方法。其技术方案是：以热模拟实验得到的真应力σ数据和真应变ε数据为基础，确定含硼微合金钢的动态再结晶条件，绘制不同应变的热加工图和激活能图，以热加工图中的安全区和动态再结晶区的重叠区域内激活能Q变化最小且波动不超过1％的区域为对应应变的热成形工艺窗口，热成形工艺窗口内功率耗散系数η最大值所对应的温度T和变形速率为对应应变的热成形工艺参数。本发明不仅能有效避免含硼微合金钢出现粗晶、混晶和裂纹等缺陷，获得相对均匀的动态再结晶组织，且能量利用率高，确保高效生产和产品质量。

技术领域

本发明属于热成形工艺参数的确定技术领域。具体涉及一种含硼微合金钢热成形工艺参数的确定方法。

背景技术

合金热成形件的性能质量主要取决于热力过程及成形工艺参数，对于给定的热力过程，当原始组织及变形历史一定时，成形参数主要包括温度、变形程度及应变速率。实践证明：适宜的成形参数组合可保证合金良好的成形性及均匀的产品组织，而不合适的成形参数组合将导致合金不良的成形性及劣质的产品性能。因此，热成形工艺参数应位于温度-变形程度-应变速率空间中的成形安全区(稳定区)，并确保产品内部无缺陷且微观组织理想。

根据动态材料模型(DMM)而构建的热加工图是鉴别材料成形安全区(稳定区)及不安全区(非稳定区)、优化热成形工艺参数的重要工具，“一种高温合金GH984G18热加工工艺的制定方法”(CN201511025177)专利技术，通过热模拟实验，确定材料在不同温度和应变速率下的可加工范围，分析不同的变形工艺参数对合金变形组织的影响，以热压缩得到的应力应变曲线为基础绘制不同应变条件的热加工图，根据各热加工图中的能量耗散值判断热加工的最佳加工区域、安全区和失稳区域，通过热加工图中的安全区域和危险区域描述得到具体的热加工工艺窗口。“一种镁合金热加工工艺优化新方法”(CN201710028472)专利技术，将合金的热加工图和动态再结晶等高线图进行叠加，选择加工安全区和发生完全动态再结晶的共同区域所对应的变形参数作为合金适宜的热加工工艺参数。“一种优化铝合金热加工工艺的方法”(CN201711265241)专利技术根据包含有动态再结晶发生区域的热加工图，选择等值轮廓线稀疏、能耗值较高且发生动态再结晶的安全区域所对应的热变形参数对铝合金材料进行加工。

上述方法从不同角度给出了合金热成形的工艺窗口，但未能确定确定适宜的工艺参数。此外，位错运动是合金的主要变形机制，表观激活能是表征位错运动阻力大小的量化指标，其值变化将引起晶粒尺寸的较大变化，并导致变化区域的微观缺陷。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种含硼微合金钢热成形工艺参数的确定方法，该方法能有效避免含硼微合金钢出现粗晶、混晶和裂纹等缺陷，能获得相对均匀的动态再结晶组织，能量利用率高，从而确保高效生产和产品质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)将含硼微合金钢试样以10K/s的速率加热至1500K，保温3～5min；再以3K/s的速率冷却至1150～1500K，保温2～3min；然后在相同的温度条件下，以变形速率等温压缩至真应变ε＝0.7，获得含硼微合金钢高温塑性变形时的真应力σ数据、真应变ε数据和σ-ε曲线。

2)依据σ-ε曲线，设定真应力σ、真应变ε、变形温度T和变形速率间的函数关系

式(1)中：a₀、a₁、a₂……a₁₁表示不同的回归系数；所述回归系数的取得：将步骤一得到的真应力σ、真应变ε、变形温度T和变形速率代入式(1)，即得回归系数的具体数值：