[发明专利]一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的方法

摘要

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。

主权项

1.一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的方法，其特征在于，所述方法用于计算微合金钢铁材料在一系列焊接热输入条件下粗晶区的原奥氏体晶粒尺寸，包括以下步骤：步骤1)通过热模拟微合金钢焊接粗晶区的热循环，升温速率为100～280K/s，峰值温度为1573～1673K，峰值温度停留时间为0.5～2s，冷却过程采用Rykalin 3D或2D或其它将焊接热输入作为参数的热模型，热模型中焊接热输入参数分别为X1、X2和X3(X1通过数值积分，采用有限差分法，时间间隔取0.01～0.2s，分别将三个热输入下的原奥氏体晶粒尺寸与晶粒长大公式进行拟合，当通过公式分别计算出来的三个晶粒尺寸与原奥氏体晶粒尺寸数据都较为接近时即得到最佳的拟合情况，拟合结果得到M₀和P_Z的数值；其中d是原奥氏体晶粒尺寸，n是长大因子，M₀是指前因子，Q_a是晶粒长大激活能，R是气体常数，T是温度，是晶界驱动力，γ是奥氏体的晶界能，P_Z是第二相钉扎产生的作用力，t是在升温过程中温度超过A_C3温度到降温过程中温度低于A_C3温度所持续的时间，将A_C3温度设定为一常数，利用经验公式计算得到的微合金钢的A₃温度，将M₀和P_Z作未知常数，其它参数作已知参数，n＝2，R＝8.3J/(mol·K)，Q_a＝352185.31+21827.26X_C+19950.94X_Mn+7185.49X_Cr+7378.06X_Ni，n值的变化不影响后面的参数，公式中的参数是相互独立的，(X_C、X_Mn、X_Cr和X_Ni分别为微合金钢中C、Mn、Cr和Ni的重量百分含量，计算得到Q_a的单位为J/mol)，t和T的数据可以根据上述步骤1)采用的焊接热模型进行计算得到，γ＝0.5J/m²)；步骤3)根据上述步骤2)拟合得到的M0和PZ的数值及提到的晶粒长大动力学公式，即可用相同的方法计算出焊接热输入为X时的微合金钢焊接粗晶区原奥氏体晶粒尺寸的大小(当X的取值范围为[X1,X3]时，计算结果有很高的可信度，当X的取值范围为(0，X1)或(X3，∞)时，随着X的数值偏离X1或X3的加大，计算结果与实际情况的偏离程度逐渐加大。