CN101846634A - 一种分析低碳钢动态相变的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分析低碳钢动态相变的方法，用于低碳钢过冷奥氏体拉拔变形过程中相变过程和相变特性的研究。工艺步骤为：第一，利用线切割制备拉伸试样；第二，经处理后的拉伸试样在高温激光显微镜的高温拉拔炉内加热到950-1050℃，保温，快速冷却至720-850℃区间，获得过冷状态的奥氏体组织；第三，将过冷后的试样进行拉拔变形，获得拉拔变形的应力应变曲线；第四，通过拉伸炉的高温激光显微镜对加热-冷却-拉伸过程的试样进行同步原位观察，获得不同时期、不同变形量的组织照片；第五，根据拉伸曲线上的特征转变点和所对应的原位组织照片，研究金属材料发生动态相变的临界应变量、孕育期、相变时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用高温激光显微镜分析低碳钢动态相变的方法，通过对拉伸变形过程中的过冷奥氏体组织转变的原位观察，结合拉拔应力的变化，系统地分析低碳钢动态相变特性。
背景技术
随着生产实践对钢铁材料使用性能的提高和控制控冷工艺技术研究的深入，现代的轧钢工艺要求对材料进行快速冷却后过冷奥氏体状态下的轧制变形，这一过程中涉及形变和相变，即动态相变，这种工艺技术通过协调形变量、形变速率、形变温度可以很好的控制组织转变过程，同时可以实现轧钢工艺参数的制定在相对较大的范围内进行调整，合理的控制组织形态、转变量和晶粒大小，从而达到优化轧钢工艺提高材料性能的目的。北京科技大学和钢铁研究总院的研究人员都在研究基于动态相变的钢铁材料的组织转变特性和力学性能，取得一定的进展。然而，目前动态相变的组织研究方法都是对不同形变量后的材料进行快速冷却，固定变形后组织的组织状态，而后通过金相、电镜等手段分析组织形态，很难摆脱变形后快速冷却过程中的组织转变的干扰，所以，采用快冷来固定组织容易产生质疑和误解；而且，这一过程的力学数据的变化无法直观的反映组织转变，即不能实现形变过程中相变原位观察和应力变化的相结合，不能直观，简洁的反映动态相变的组织转变特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分析低碳钢动态相变的方法，实现了低碳钢过冷奥氏体动态相变的原位观察和应力应变的测试。
所采用的步骤为：
a.利用线切割制备薄片拉伸试样，直线段长度20-30mm，厚度0.8-1mm，宽度2-2.5mm；
b.表面经过粗磨、细磨，金刚石抛光剂，抛光2-5分钟，然后清洗处理，清洗剂是80-90％的乙醇溶液；
c.经处理后的拉伸试样在高温激光显微镜的高温炉拉拔炉加热到950-1050℃，保温2-4分钟，然后以15-30℃/s的冷速，快速冷却至720-850℃区间，获得过冷状态的奥氏体组织；
d.将过冷组织状态下的试样进行拉拔变形，获得拉拔变形的应力-位移曲线，拉拔变形速度10-40mm/min；
e.通过拉伸炉的高温激光显微镜对加热-冷却-拉伸过程的试样进行同步原位观察，获得不同时期、不同变形量的组织照片。
f.根据拉伸曲线上的特征转变点和对应的原位组织照片，分析金属材料发生动态相变的临界应变量、孕育期、相变时间。
上述步骤c、d、e在真空状态下进行，真空度控制在10-3～10-4Torr，试样的冷却方法采用高纯氩气冷却，压力1.8～2.0个标准大气压。
本发明采用高温激光显微镜和高温拉伸设备，不仅实现低碳钢过冷奥氏体动态相变的原位观察，而且获得了与其相对应的应力状态的变化，其方法直观，有效，丰富了动态相变的研究方法。
附图说明
下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步说明。
图1为22A过冷奥氏体试样拉拔变形过程中的应力应变曲线，可以发现动态相变造成的应力软化现象和临界应变、孕育期、相变时间等参数。
图2为35K过冷奥氏体试样拉拔变形过程中的应力应变曲线，可以发现拉拔变形过程中的动态相变造成的应力软化现象。
具体实施方式
实施例1
本实施例在冷镦钢22A过冷奥氏体双相区变形过程中的组织转变特性研究中得到应用，具体步骤：
a.利用线切割制备薄片拉伸试样，直线段长度25mm，厚度1mm，宽度2.5mm；
b.表面经过粗磨、细磨，金刚石抛光剂，抛光2分钟，然后清洗处理，清洗剂是90％的乙醇溶液；
c.经处理后的拉伸试样在高温激光显微镜的高温炉拉拔炉加热到1000℃，保温2分钟，然后以20℃/s的冷速，快速冷却至750℃，获得过冷状态的奥氏体组织；
d.将过冷组织状态下的试样进行拉拔变形，获得拉拔变形的应力应变曲线，拉拔变形速度30mm/min；
e.通过拉伸炉的高温激光显微镜对加热-冷却-拉伸过程的试样进行同步原位观察，获得不同时期、不同变形量的组织照片；
f.根据拉伸曲线上的特征转变点和对应的原位组织照片，研究获得22A在750℃等温条件下发生动态相变的临界工程应变量为5％、孕育期2s、相变时间19s。
实施例2
本实施例在冷镦钢35K过冷奥氏体双相区变形过程中的组织转变特性研究中得到应用，具体步骤：
a.利用线切割制备薄片拉伸试样，直线段长度23mm，厚度0.9mm，宽度2.4mm；
b.表面经过粗磨、细磨，金刚石抛光剂，抛光2.5分钟，然后清洗处理，清洗剂是85％的乙醇溶液；
c.经处理后的拉伸试样在高温激光显微镜的高温炉拉拔炉加热到980℃，保温2.5分钟，然后以20℃/s的冷速，快速冷却至740℃，获得过冷状态的奥氏体组织；
d.将过冷组织状态下的试样进行拉拔变形，获得拉拔变形的应力应变曲线，拉拔变形速度25mm/min；
e.通过拉伸炉的高温激光显微镜对加热-冷却-拉伸过程的试样进行同步原位观察，获得不同时期、不同变形量的组织照片；
f.根据拉伸曲线上的特征转变点和对应的原位组织照片，研究获得35K在740℃等温条件下发生动态相变的临界工程应变量为4％、孕育期1.5s、相变时间15s。
Claims (2)
1.一种分析低碳钢动态相变的方法，其特征在于：采用以下步骤：
a.利用线切割制备薄片拉伸试样，直线段长度20-30mm，厚度0.8-1mm，宽度2-2.5mm；
b.试样表面经过粗磨、细磨，金刚石抛光剂，抛光2-5分钟，然后清洗处理，清洗剂是80-90％的乙醇溶液；
c.经处理后的拉伸试样在高温激光显微镜的高温炉拉拔炉加热到950-1050℃，保温2-4分钟，然后以15-30℃/s的冷速，快速冷却至720-850℃区间，获得过冷状态的奥氏体组织；
d.将过冷后的试样进行拉拔变形，获得拉拔变形应力应变曲线，拉拔速度10-40mm/min；
e.通过拉伸炉的高温激光显微镜对加热-冷却-拉伸过程的试样进行同步原位观察，获得不同时期、不同变形量的组织照片；
f.根据拉伸曲线上的特征转变点和所对应的原位组织照片，分析金属材料发生动态相变的临界应变量、孕育期、相变时间。
2.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于：步骤c、d、e在真空状态下进行，真空度控制在10-3～10-4Torr，试样的冷却方法采用高纯氩气冷却，压力1.8～2.0个标准大气压。
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