[发明专利]用于评价合金钢锻件中晶粒组织均匀性的方法

说明书

本发明提供一种用于评价合金钢锻件中晶粒组织均匀性的方法，具体实施步骤为：首先，在热模拟试验机上对合金钢锻件进行热压缩试验；根据获得的流变应力曲线，建立合金钢锻件的本构模型；根据获得的压缩后试样，进行合金钢锻件的金相试验，并建立合金钢锻件的动态再结晶相关模型；然后，将获得的合金钢锻件成形后动态再结晶体积分数分布分为完全再结晶区和未完全再结晶区，并建立完全再结晶区晶粒组织均匀性评价函数M和未完全再结晶晶粒组织均匀性评价函数K；最后根据M值或者K值的大小分别判断晶粒组织均匀性的好坏，其中函数值越小，代表晶粒组织均匀性越好，反之，则越差。本发明为制定、优化和定量评价合金钢成形工艺提供了参考依据。

技术领域

本发明涉及锻件晶粒组织均匀性评价领域，特别涉及一种用于评价合金钢锻件中晶粒组织均匀性的方法。

背景技术

随着社会的蓬勃发展和科技的进步创新，新型合金钢由于其卓越的性能，如高强度、极限拉伸强度、耐高温和良好的可成型性和可焊性，已经成为许多工业应用的最优选择，被世界各国广泛应用于汽车、高层建筑、汽车、工程机械、石油和天然气等制造领域。故市面上许多产品可由合金钢锻件制作而成。

合金钢锻件综合性能与材料内部微观晶粒组织间有着紧密联系，其中晶粒组织均匀程度是重要的评价指标，均匀细小等轴晶粒的材料具有较高的强韧性。合金钢锻件在热加工过程中常常因为锻造成形工艺难度较大等问题，使得其生产制造阶段极可能出现混晶、粗晶等各种不同的组织结构缺陷，进而影响其成形质量。为了获得组织性能优异的锻件，则需要不断地调整和改进热变形工艺参数。因此，较为合理的锻件晶粒组织均匀性评价方法，对制定、优化、定量评价合金钢锻件成形工艺具有非常重要的工程意义。

发明内容

针对合金钢锻件晶粒组织不均匀的问题，本发明提供一种用于评价合金钢锻件中晶粒组织均匀性的方法，实现对合金钢锻件整体及局部晶粒组织均匀性做出较为合理的定量评价，从而为制定、优化、定量评价合金钢锻件成形工艺提供参考依据。

本发明提供了一种用于评价合金钢锻件中晶粒组织均匀性的方法，具体实施步骤为：

S1、在热模拟试验机上对合金钢锻件进行热压缩试验，分别获得合金钢锻件在不同变形条件下的流变应力曲线和压缩后试样；

S2、根据步骤S1获得的流变应力曲线，建立合金钢锻件的本构模型，其具体表达式为：

式中，σ_p为峰值应力，为应变速率，Q为热变形激活能，R为摩尔气体常数，取8.314J·(mol·K)^-1，T为热力学温度，α为应力水平参数，A和n₁分别表示材料常数；

S3、根据步骤S1获得的压缩后试样，通过线切割加工将压缩后试样沿中心面切开，进行合金钢锻件的金相试验；

S4、利用回归分析分别对步骤S1的热压缩试验和步骤S3的金相试验的试验结果进行分析，并建立合金钢锻件的动态再结晶相关模型；

S41、根据影响微观晶粒组织的变形温度、应变速率和应变量因素，建立合金钢热变形晶粒演化模型；

S42、根据步骤S3获得的金相试样统计出的合金钢的晶粒尺寸数据，建立晶粒尺寸模型；

S5、分别根据步骤S2中合金钢锻件的本构模型和步骤S4中合金钢锻件的动态再结晶相关模型，搭建合金钢锻件的晶粒演化预测平台。

S6、采用模锻或者自由锻锻造方法对合金钢锻件进行挤压成形，得到合金钢锻件成形后动态再结晶体积分数分布；

S7、将步骤S6获得的合金钢锻件成形后动态再结晶体积分数分布分为完全再结晶区和未完全再结晶区；

S8、在步骤S7得到的完全再结晶区中选取适当节点，统计所选取节点的不同动态再结晶晶粒尺寸，并转换成相应的晶粒度等级；