CN106248715A - 热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法 - Google Patents

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杨金刚
李俊
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering

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Abstract

本发明公开了一种热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法，属于热模拟技术领域，包括以下步骤：步骤A、将多组同种材质的试样分别在热模拟试验机中保持相同的淬火温度和保温时间进行加热和保温；步骤B、设定不同的淬火冷却速度完成对试样的淬火处理；步骤C、设定相同的回火工艺完成对试样的回火处理；步骤D、将经过热处理后的多组试样在要求的温度下进行冲击试验，得到各自的冲击吸收能量；步骤E、以淬火冷却速度为横坐标、冲击吸收能量为纵坐标，绘制曲线，得到在该淬火温度和保温时间的条件下满足使用要求的临界淬火冷却速度，本发明通过确定试样满足合格材料力学性能的临界淬火冷却速度，为热处理工艺参数选择提供可靠依据。

Description

热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法
技术领域
本发明涉及热模拟技术领域，尤其是一种热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法。
背景技术
热模拟技术由于能经济而有效地研究材料与构件受热，或同时在受热与受力情况下组织与性能变化规律，为实际工程结构和制品生产过程提供可靠的技术数据及分析判断依据，因此越来越广泛地引起工程界及科学界的重视；迄今 为止，热模拟试验装置按加热方式可分为直接通电电阻加热及高频感应加热两大类型，Gleebl热模拟机是一台集温度、压力、应变参数控制于一机的电阻加热式全模拟装置，能够对加热温度、冷却速度精确模拟控制。
转子类产品广泛应用于蒸汽轮机、燃气轮机、风电等发电设备，服役条件苛刻，服役温度范围从-40～600℃，因此对材料的力学性能要求非常严格，冲击吸收能量和韧脆转变温度是重要的性能指标之一；某一材质只有保证很好的钢水纯净度和恰当的热处理工艺才能达到设计要求；而热处理工艺参数的选择需要进行试验获得，同时热处理试验设备的淬火保温温度容易控制，冷却速度无法准确可控，而冷却速度恰是影响力学性能指标的重要因素之一；大直径转子芯部很容易由于淬火冷却速度不足造成低温冲击韧性减小和韧脆转变温度的提高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种通过热模拟试验确定淬火冷却速度与冲击吸收能量的对应关系，得到满足材料力学性能的临界淬火冷却速度的试验方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、将多组同种材质的试样分别在热模拟试验机中保持相同的淬火温度和保温时间进行加热和保温；
步骤B、设定不同的淬火冷却速度完成对试样的淬火处理；
步骤C、设定相同的回火工艺完成对试样的回火处理；
步骤D、将经过热处理后的多组试样在要求的温度下进行冲击试验，得到各自的冲击吸收能量；
步骤E、以淬火冷却速度为横坐标、冲击吸收能量为纵坐标，绘制曲线，得到在该淬火温度和保温时间的条件下满足使用要求的临界淬火冷却速度。
本发明技术方案的进一步改进在于：试样进行热处理的尺寸大于试样进行冲击试验的尺寸，试样进行冲击试验采用标准试样尺寸。
本发明技术方案的进一步改进在于：试样在淬火处理后进行金相组织检验。
本发明技术方案的进一步改进在于：试样进行热处理的尺寸为11×11×70mm, 试样进行冲击试验的尺寸为10×10×55mm。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明通过精确控制试样进行热模拟试验的淬火冷却速度，然后对试样进行冲击试验，淬火冷却速度与冲击吸收能量对应关系的曲线，从而确定试样满足合格材料力学性能的临界淬火冷却速度，为热处理工艺参数选择提供可靠依据。
本发明制作的试样进行模拟热处理时的尺寸略大于进行冲击试验时的标准尺寸，方便在进行模拟热处理过程中对试样进行金相组织检验，在进行冲击试验时只需将试样加工成标准尺寸即可消除试样金相组织检验时留下的痕迹，实现对同一试样进行金相组织检验和冲击试验的目的，得到更精确的二者对应关系。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法，包括以下步骤：
步骤A、将同样材质的试样尺寸加工为11×11×70mm，以满足Gleeble热模拟试验机能够夹持试样的要求，将试样置于真空室中进行热模拟试验；进行热处理的试样尺寸为11×11×70mm略大于进行冲击试验的10×10×55mm的标准试样尺寸，这样有利于在热处理中随时对试样进行金相组织检验，经过金相组织检验后的试样不会影响到后续的冲击试验，在进行冲击试验时只需将试样再次加工成标准试样即可，实现了在同一试样的加热均温区同时进行金相组织和冲击性能的检测，以得到更精确的二者对应关系。
步骤B、采用热电偶焊接于试样中间加热区域，以方便对试样加热温度的实时掌控。
步骤C、将5～10组试样分别在热模拟试验机中设定相同的淬火温度和保温时间进行加热和保温步骤，过程中在试样焊接热电偶处产生＞10mm的均温区。
步骤D、然后对多组试样进行冷却步骤，设定不同的淬火冷却速度完成对试样的淬火处理。
步骤E、对淬火处理完成的试样进行金相组织检验，用于检验淬火效果，研究淬火冷却速度对金相组织的影响。
步骤F、然后对多组试样进行回火处理步骤，将试样进行相同工艺的回火处理，并达到要求的硬度。
步骤G、再次对回火处理后的试样进行金相组织检验，检验回火效果，实现在热处理过程中对试样金相组织的变化的实时监测。
步骤H、将试样尺寸加工成10×10×55mm的标准大小，同时去除在试样上进行金相组织检验时留下的痕迹，以满足进行冲击试验的要求。
步骤I、试样在要求的温度下进行冲击试验，冲击缺口开在原来热电偶焊接处，获得均温区对应的冲击吸收能量和脆性断面率。
步骤G、以淬火冷却速度为横坐标、冲击吸收能量为纵坐标，绘制曲线，得到满足冲击吸收能量的临界淬火冷却速度。
步骤K、根据试验结果，对试样热处理工艺参数进行优化。
针对不同材质的试样，分别采用以上步骤，在得到临界淬火冷却速度的同时，还可以得到不同的力学性能参数，根据对不同的力学性能参数的对比，实现为材质选择提供可靠依据。
根据本发明得到的临界淬火冷却速度，在热模拟试验机中变更淬火温度和保温时间，得到在临界淬火冷却速度条件下满足使用要求的不同淬火温度和保温时间，根据试验结果，可以实现对热处理工艺参数的进一步优化。

Claims (4)

1.热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、将多组同种材质的试样分别在热模拟试验机中保持相同的淬火温度和保温时间进行加热和保温；
步骤B、设定不同的淬火冷却速度完成对试样的淬火处理；
步骤C、设定相同的回火工艺完成对试样的回火处理；
步骤D、将经过热处理后的多组试样在要求的温度下进行冲击试验，得到各自的冲击吸收能量；
步骤E、以淬火冷却速度为横坐标、冲击吸收能量为纵坐标，绘制曲线，得到在该淬火温度和保温时间的条件下满足使用要求的临界淬火冷却速度。
2.根据权利要求1所述的热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法，其特征在于：试样进行热处理的尺寸大于试样进行冲击试验的尺寸，试样进行冲击试验采用标准试样尺寸。
3.根据权利要求2所述的热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法，其特征在于：试样在淬火处理后进行金相组织检验。
4.根据权利要求2或3所述的热模拟试验确定淬火冷却速度的试验方法，其特征在于：试样进行热处理的尺寸为11×11×70mm, 试样进行冲击试验的尺寸为10×10×55mm。
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