一種分析低碳鋼動態相變的方法

2023-08-01 01:48:51 1

專利名稱：一種分析低碳鋼動態相變的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用高溫雷射顯微鏡分析低碳鋼動態相變的方法，通過對拉伸變形過程中的過冷奧氏體組織轉變的原位觀察，結合拉拔應力的變化，系統地分析低碳鋼動 態相變特性。
背景技術：
隨著生產實踐對鋼鐵材料使用性能的提高和控制控冷工藝技術研究的深入，現代 的軋鋼工藝要求對材料進行快速冷卻後過冷奧氏體狀態下的軋制變形，這一過程中涉及形 變和相變，即動態相變，這種工藝技術通過協調形變量、形變速率、形變溫度可以很好的控 制組織轉變過程，同時可以實現軋鋼工藝參數的制定在相對較大的範圍內進行調整，合理 的控制組織形態、轉變量和晶粒大小，從而達到優化軋鋼工藝提高材料性能的目的。北京科 技大學和鋼鐵研究總院的研究人員都在研究基於動態相變的鋼鐵材料的組織轉變特性和 力學性能，取得一定的進展。然而，目前動態相變的組織研究方法都是對不同形變量後的材 料進行快速冷卻，固定變形後組織的組織狀態，而後通過金相、電鏡等手段分析組織形態， 很難擺脫變形後快速冷卻過程中的組織轉變的幹擾，所以，採用快冷來固定組織容易產生 質疑和誤解；而且，這一過程的力學數據的變化無法直觀的反映組織轉變，即不能實現形變 過程中相變原位觀察和應力變化的相結合，不能直觀，簡潔的反映動態相變的組織轉變特 性。

發明內容
本發明的目的在於提供一種分析低碳鋼動態相變的方法，實現了低碳鋼過冷奧氏 體動態相變的原位觀察和應力應變的測試。所採用的步驟為a.利用線切割製備薄片拉伸試樣，直線段長度20-30mm，厚度0.8-lmm，寬度 2-2. 5mm ；b.表面經過粗磨、細磨，金剛石拋光劑，拋光2-5分鐘，然後清洗處理，清洗劑是 80-90%的乙醇溶液；c.經處理後的拉伸試樣在高溫雷射顯微鏡的高溫爐拉拔爐加熱到950_105(TC， 保溫2-4分鐘，然後以15-30°C /s的冷速，快速冷卻至720-850°C區間，獲得過冷狀態的奧 氏體組織；d.將過冷組織狀態下的試樣進行拉拔變形，獲得拉拔變形的應力_位移曲線，拉 拔變形速度10-40mm/min ；e.通過拉伸爐的高溫雷射顯微鏡對加熱-冷卻-拉伸過程的試樣進行同步原位觀 察，獲得不同時期、不同變形量的組織照片。f.根據拉伸曲線上的特徵轉變點和對應的原位組織照片，分析金屬材料發生動態 相變的臨界應變量、孕育期、相變時間。
上述步驟c、d、e在真空狀態下進行，真空度控制在10_3 10_4Torr，試樣的冷卻方法採用高純氬氣冷卻，壓力1. 8 2. 0個標準大氣壓。本發明採用高溫雷射顯微鏡和高溫拉伸設備，不僅實現低碳鋼過冷奧氏體動態相 變的原位觀察，而且獲得了與其相對應的應力狀態的變化，其方法直觀，有效，豐富了動態 相變的研究方法。


下面結合附圖對本發明具體實施方式
作進一步說明。圖1為22A過冷奧氏體試樣拉拔變形過程中的應力應變曲線，可以發現動態相變 造成的應力軟化現象和臨界應變、孕育期、相變時間等參數。圖2為35K過冷奧氏體試樣拉拔變形過程中的應力應變曲線，可以發現拉拔變形 過程中的動態相變造成的應力軟化現象。
具體實施例方式實施例1本實施例在冷鐓鋼22A過冷奧氏體雙相區變形過程中的組織轉變特性研究中得 到應用，具體步驟a.利用線切割製備薄片拉伸試樣，直線段長度25mm，厚度1mm，寬度2. 5mm ；b.表面經過粗磨、細磨，金剛石拋光劑，拋光2分鐘，然後清洗處理，清洗劑是90% 的乙醇溶液；c.經處理後的拉伸試樣在高溫雷射顯微鏡的高溫爐拉拔爐加熱到1000°C，保溫2 分鐘，然後以20°C /s的冷速，快速冷卻至750°C，獲得過冷狀態的奧氏體組織；d.將過冷組織狀態下的試樣進行拉拔變形，獲得拉拔變形的應力應變曲線，拉拔 變形速度30mm/min ；e.通過拉伸爐的高溫雷射顯微鏡對加熱-冷卻-拉伸過程的試樣進行同步原位觀 察，獲得不同時期、不同變形量的組織照片；f.根據拉伸曲線上的特徵轉變點和對應的原位組織照片，研究獲得22A在750°C 等溫條件下發生動態相變的臨界工程應變量為5%、孕育期2s、相變時間19s。實施例2本實施例在冷鐓鋼35K過冷奧氏體雙相區變形過程中的組織轉變特性研究中得 到應用，具體步驟a.利用線切割製備薄片拉伸試樣，直線段長度23mm，厚度0. 9mm,寬度2. 4mm ；b.表面經過粗磨、細磨，金剛石拋光劑，拋光2. 5分鐘，然後清洗處理，清洗劑是 85%的乙醇溶液；c.經處理後的拉伸試樣在高溫雷射顯微鏡的高溫爐拉拔爐加熱到980°C，保溫 2. 5分鐘，然後以20°C /s的冷速，快速冷卻至740°C，獲得過冷狀態的奧氏體組織；d.將過冷組織狀態下的試樣進行拉拔變形，獲得拉拔變形的應力應變曲線，拉拔 變形速度25mm/min ；e.通過拉伸爐的高溫雷射顯微鏡對加熱-冷卻-拉伸過程的試樣進行同步原位觀察，獲得不同時期、不同變形量的組織照片； f.根據拉伸曲線上的特徵轉變點和對應的原位組織照片，研究獲得35K在740°C等溫條件下發生動態相變的臨界工程應變量為4%、孕育期1. 5s、相變時間15s。
權利要求
一種分析低碳鋼動態相變的方法，其特徵在於採用以下步驟a.利用線切割製備薄片拉伸試樣，直線段長度20-30mm，厚度0.8-1mm，寬度2-2.5mm；b.試樣表面經過粗磨、細磨，金剛石拋光劑，拋光2-5分鐘，然後清洗處理，清洗劑是80-90％的乙醇溶液；c.經處理後的拉伸試樣在高溫雷射顯微鏡的高溫爐拉拔爐加熱到950-1050℃，保溫2-4分鐘，然後以15-30℃/s的冷速，快速冷卻至720-850℃區間，獲得過冷狀態的奧氏體組織；d.將過冷後的試樣進行拉拔變形，獲得拉拔變形應力應變曲線，拉拔速度10-40mm/min；e.通過拉伸爐的高溫雷射顯微鏡對加熱-冷卻-拉伸過程的試樣進行同步原位觀察，獲得不同時期、不同變形量的組織照片；f.根據拉伸曲線上的特徵轉變點和所對應的原位組織照片，分析金屬材料發生動態相變的臨界應變量、孕育期、相變時間。
2.根據權利要求書1所述的方法，其特徵在於步驟c、d、e在真空狀態下進行，真空度 控制在10_3 10_4Torr，試樣的冷卻方法採用高純氬氣冷卻，壓力1. 8 2. 0個標準大氣壓。
全文摘要
本發明公開了一種分析低碳鋼動態相變的方法，用於低碳鋼過冷奧氏體拉拔變形過程中相變過程和相變特性的研究。工藝步驟為第一，利用線切割製備拉伸試樣；第二，經處理後的拉伸試樣在高溫雷射顯微鏡的高溫拉拔爐內加熱到950-1050℃，保溫，快速冷卻至720-850℃區間，獲得過冷狀態的奧氏體組織；第三，將過冷後的試樣進行拉拔變形，獲得拉拔變形的應力應變曲線；第四，通過拉伸爐的高溫雷射顯微鏡對加熱-冷卻-拉伸過程的試樣進行同步原位觀察，獲得不同時期、不同變形量的組織照片；第五，根據拉伸曲線上的特徵轉變點和所對應的原位組織照片，研究金屬材料發生動態相變的臨界應變量、孕育期、相變時間。
文檔編號G01N21/84GK101846634SQ20101016292
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者溫娟, 王全禮, 王猛, 王立峰 申請人:首鋼總公司