CN110646461B - 一种超薄规格厚度钢板的连续冷却相变温度的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄规格厚度钢板的连续冷却相变温度的测定方法，主要解决现有技术对于厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度无法测定的技术问题。本发明提供的厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度的测定方法，包括，1)制备直管试样；2)制备直管小试样；3)在直管小试样上安装测温热电偶；4)将安装有测温热电偶直管小试样置于DIL805A型淬火热膨胀仪的测量位；5)测量待测钢板的连续冷却相变温度。本发明实现了用DIL805A型淬火热膨胀仪测量厚度≤0.6mm钢板的相变温度，本发明方法操作简便，效率高、测量精度高，测量成本低。

Description

一种超薄规格厚度钢板的连续冷却相变温度的测定方法
技术领域
本发明涉及一种钢铁材料固态相变温度的测定方法，特别涉及一种超薄规格厚度钢板的连续冷却相变温度的测定方法，具体而言，涉及用采用热膨胀法测定厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度的方法，属于金属材料物理检测技术领域。
背景技术
目前，国内外在测定钢铁材料连续冷却相变温度的主要方法有金相法、热分析法、计算法以及热膨胀法等，这些方法各具优点，但同时也存在一些缺陷。如金相法取样工作量大，热分析法和计算法精度不高，热膨胀法需要借助特定的膨胀装置，操作复杂。但随着近代以来各类热膨胀装置的普及以及其控制技术的提升，热膨胀法由于可以更加直观的反映出钢铁材料在连续热变化过程中的相变规律，实验测定结果更有利于实践生产的应用，因此已逐步成为当前金属材料领域测定钢铁材料固态相变温度最常用的物理测定方法。但由于热膨胀装置结构及控制能力的限制，采用膨胀法测定钢铁材料的相变温度所需试样形状及尺寸有一定特定要求。
对满足一定厚度范围内的钢板，采用热膨胀仪可以实现带钢试样宽度或长度方向的热膨胀曲线的测量；当前，对厚度≥3mm的带钢均可加工成外径为3mm以上圆柱样，用热膨胀仪实现相变温度的精确测定；对厚度为3mm以下的钢板相变温度的测定问题，由于膨胀仪的夹持固定困难，而且，厚度为3mm以下薄的钢板在热变化过程中容易瓢曲，因此不论是在长度或宽度方向上膨胀仪均无法进行膨胀曲线的准确的测定，厚度为1mm以下的更薄规格的钢板无法测定。
现有技术采用Gleeble热模拟试验机和DIL805型热膨胀仪测定了1mm厚度的钢板试样的连续冷却相变温度；但对厚度<1mm的钢板的连续冷却相变温度的测定方法还未见公开报道，尚未有效的方法进行准确检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度的测定方法，主要解决现有技术对于厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度无法测定的技术问题。
本发明的技术思路是：设计一种适用于DIL805A型淬火热膨胀仪相变测定用试样，由于DIL805A型淬火热膨胀仪试样顶杆为外径为4mm、内径为2.8mm的中空杆，钢板试样需要水平夹持在两根中空杆之间，将厚度≤0.6mm钢板卷取制作成中空管状样，为确保试样内部与顶杆中部冷却气体的流通以及管状样能够稳固的水平夹持在两根中空杆之间，控制其内径为2.8mm，外径为3.4-4mm；利用DIL805A型淬火热膨胀仪测量管状样在温度变化过程中的轴向热膨胀曲线，通过分析获得厚度≤0.6mm钢板的相变温度。
本发明的技术方案是，一种厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度的测定方法，包括以下步骤：
1)制备直管试样，截取尺寸为30mm×60mm待测钢板，采用卷管装置将钢板卷制成直管试样，控制直管试样的内径为2.8mm，直管试样的外径为3.4-4mm；
2)制备直管小试样，在直管试样内穿入外径为2.8mm的钢棒，用精密切割机将穿有钢棒的直管试样切割成长度为8mm-12mm的直管小试样，控制直管小试样的两侧端面与轴线垂直；
3)在直管小试样上安装测温热电偶，将测温热电偶焊接在直管小试样的外表面上，取出直管小试样内部的钢棒；
4)将安装有测温热电偶直管小试样置于DIL805A型淬火热膨胀仪的测量位，将焊接有测温热电偶的直管小试样安装在DIL805A型淬火热膨胀仪两顶杆之间，直管小试样的轴线与顶杆的轴线重合，将直管小试样移动并固定在DIL805A型淬火热膨胀仪感应线圈的中部，控制直管小试样的夹持力为10kgf-20kgf；
5)测量待测钢板的连续冷却相变温度，操控DIL805A型淬火热膨胀仪，先将直管小试样加热到Ac3以上温度，直管小试样在Ac3以上温度下保温3-5分钟，后对直管小试样进行控制冷却，采集获得实验冷却过程中直管小试样热膨胀曲线，采用切点法确定待测钢板的连续冷却相变温度。
进一步，所述的步骤4)中的顶杆为陶瓷顶杆或石英顶杆，确保顶杆在高温下不发生物理变形。
直管试样的卷取层数根据待测钢板厚度进行确定，直管试样的卷取层数可为2层及以上。
本发明，待测钢板的厚度≤0.6mm，待测钢板制备成直管试样，直管试样的管壁较薄，在切割制备成直管小试样以及直管小试样上焊接测温热电偶的过程中均极易压扁变形，因此，本发明方法，在切割制备成直管小试样的过程中在直管试样管中穿入钢棒支撑，在直管小试样上焊接测温热电偶的过程中在直管小试样中穿入钢棒支撑，直管小试样上焊接安装好测温热电偶后，将钢棒从直管小试样中取出。
本发明方法实现了厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度的精确测定，本发明方法采用热膨胀法，实现了厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度的精确测定。经同牌号钢材标准样相变测定检验，在相同工艺条件下，本实验方法测定的相变温度与标准样测定的结果基本吻合，误差小于2％。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明实现了用DIL805A型淬火热膨胀仪测量厚度≤0.6mm钢板的相变温度，对实验仪器结构、试样卡具无特殊要求，且对实验仪器其它实验功能及安全无任何影响，拓展了实验仪器的实验功能；本发明方法操作简便，效率高、测量精度高，测量成本低。2、本发明所述的方法不仅实现了厚度≤0.6mm钢板的相变温度的测定，同时配合顶杆结构的变化，该方法可以推广到管状成品钢样或其它异型钢样相变温度的测定。
附图说明
图1为本发明实施例直管试样纵向截面示意图。
图2为本发明实施例直管试样横向截面示意图。
图3为本发明实施例1测定的0.6mm厚SPHE钢板5℃/s连续冷却相变温度。
图4为实施例1中采用Φ5mm×10mm标准圆柱样测定的SPHE钢5℃/s连续冷却相变温度。
图5为本发明实施例2测定的0.35mm厚SPHC钢板10℃/s连续冷却过程中的相变温度。
图6为实施例2中采用Φ5mm×10mm标准圆柱样测定的SPHC钢10℃/s连续冷却相变温度。
图7为本发明实施例3测定的0.25mm厚SPHC钢板20℃/s连续冷却过程中的相变温度。
图8为实施例3中采用Φ5mm×10mm标准圆柱样测定的SPHC钢20℃/s连续冷却相变温度。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1，参照图1、图2、图3，测定厚度为0.6mm的SPHE钢板在5℃/s连续冷却过程中的相变温度。
厚度为0.6mm的SPHE钢板的连续冷却相变温度的测定方法，包括以下步骤：
1)制备直管试样，截取尺寸为30mm×60mm待测钢板，采用卷管装置将钢板卷制成直管试样，控制直管试样的内径为2.8mm，直管试样的外径为4mm；
2)制备直管小试样，在直管试样内穿入外径为2.8mm的钢棒，用精密切割机将穿有钢棒的直管试样切割成长度为10mm的直管小试样，控制直管小试样的两侧端面与轴线垂直；
3)在直管小试样上安装测温热电偶，将测温热电偶焊接在直管小试样的外表面上，取出直管小试样内部的钢棒；
4)将安装有测温热电偶直管小试样置于DIL805A型淬火热膨胀仪的测量位，将焊接有测温热电偶的直管小试样安装在DIL805A型淬火热膨胀仪两顶杆之间，直管小试样的轴线与顶杆的轴线重合，将直管小试样移动并固定在DIL805A型淬火热膨胀仪感应线圈的中部，控制直管小试样的夹持力为15kgf；
5)测量待测钢板的连续冷却相变温度，操控DIL805A型淬火热膨胀仪，先将直管小试样以10℃/s加热到1100℃，直管小试样在1100℃保温3分钟，后对直管小试样以5℃/s进行控制冷却，采集获得实验冷却过程中直管小试样热膨胀曲线，采用切点法确定待测钢板的连续冷却相变温度。
图3为本实施例1中待测钢板5℃/s连续冷却过程中测定的热膨胀曲线，采用切点法确定相变开始温度为879℃，相变结束温度为755℃；图4为在SPHE钢板坯上取Φ5mm×10mm的标准圆柱样同工艺条件下测定的5℃/s连续冷却过程中热膨胀曲线，采用切点法确定相变开始温度为888℃，相变结束温度为752℃；经比较，本方法测定的连续冷却的相变开始温度误差值为-9℃、相变结束温度误差值为+3℃，最大误差为1.0％。
实施例2，参照图1、图2、图5，测定厚度为0.35mm的SPHC钢板在10℃/s连续冷却过程中的相变温度。
厚度为0.35mm的SPHC钢板的连续冷却相变温度的测定方法，包括以下步骤：
1)制备直管试样，截取尺寸为30mm×60mm待测钢板，采用卷管装置将钢板卷制成直管试样，控制直管试样的内径为2.8mm，直管试样的外径为3.5mm；
2)同实施例1步骤2)；
3)同实施例1步骤3)；
4)同实施例1步骤4)；
5)测量待测钢板的连续冷却相变温度，操控DIL805A型淬火热膨胀仪，先将直管小试样以10℃/s加热到1100℃，直管小试样在1100℃保温3分钟，后对直管小试样以10℃/s进行控制冷却，采集获得实验冷却过程中直管小试样热膨胀曲线，采用切点法确定待测钢板的连续冷却相变温度。
图5为本实施例2中待测钢板10℃/s连续冷却过程中测定的热膨胀曲线，采用切点法确定相变开始温度为859℃，相变结束温度为707℃；图6为在SPHC钢板坯上取Φ5mm×10mm的标准圆柱样同工艺条件下测定的10℃/s连续冷却过程中热膨胀曲线，采用切点法确定相变开始温度为869℃，相变结束温度为718℃；经比较，本方法测定的连续冷却的相变开始温度误差值为-10℃、相变结束温度误差值为-11℃，最大误差为1.5％。
实施例3，参照图1、图2、图7，测定厚度为0.25mm的SPHC钢板在20℃/s连续冷却过程中的相变温度。
厚度为0.25mm的SPHC钢板的连续冷却相变温度的测定方法，包括以下步骤，包括以下步骤：
1)制备直管试样，截取尺寸为30mm×60mm待测钢板，采用卷管装置将钢板卷制成直管试样，控制直管试样的内径为2.8mm，直管试样的外径为3.8mm；
2)同实施例1步骤2)；
3)同实施例1步骤3)；
4)同实施例1步骤4)；
5)测量待测钢板的连续冷却相变温度，操控DIL805A型淬火热膨胀仪，先将直管小试样以10℃/s加热到1100℃，直管小试样在1100℃保温3分钟，后对直管小试样以20℃/s进行控制冷却，采集获得实验冷却过程中直管小试样热膨胀曲线，采用切点法确定待测钢板的连续冷却相变温度。
图7为本实施例3中待测钢板20℃/s连续冷却过程中测定的热膨胀曲线，采用切点法确定相变开始温度为791℃，相变结束温度为659℃；图8为在SPHE钢板坯上取Φ5mm×10mm的标准圆柱样同工艺条件下测定的20℃/s连续冷却过程中热膨胀曲线，采用切点法确定相变开始温度为802℃，相变结束温度为652℃；经比较，本方法测定的连续冷却的相变开始温度误差值为-11℃、相变结束温度误差值为+7℃，最大误差为1.4％。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度的测定方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
1)制备直管试样，截取尺寸为30mm×60mm待测钢板，采用卷管装置将钢板卷制成直管试样，控制直管试样的内径为2.8mm，直管试样的外径为3.4-4.0mm，直管试样的卷取层数根据待测钢板厚度进行确定；
2)制备直管小试样，在直管试样内穿入外径为2.8mm的钢棒，用精密切割机将穿有钢棒的直管试样切割成长度为8mm-12mm的直管小试样，控制直管小试样的两侧端面与轴线垂直；
3)在直管小试样上安装测温热电偶，将测温热电偶焊接在直管小试样的外表面上，取出直管小试样内部的钢棒；
4)将安装有测温热电偶直管小试样置于DIL805A型淬火热膨胀仪的测量位，将焊接有测温热电偶的直管小试样安装在DIL805A型淬火热膨胀仪两顶杆之间，直管小试样的轴线与顶杆的轴线重合，将直管小试样移动并固定在DIL805A型淬火热膨胀仪感应线圈的中部，控制直管小试样的夹持力为10kgf-20kgf；
5)测量待测钢板的连续冷却相变温度，操控DIL805A型淬火热膨胀仪，先将直管小试样加热到Ac3以上温度，直管小试样在Ac3以上温度下保温3-5分钟，后对直管小试样进行控制冷却，采集获得实验冷却过程中直管小试样热膨胀曲线，采用切点法确定待测钢板的连续冷却相变温度。
2.如权利要求1所 述的厚度≤0.6mm钢板的连续冷却相变温度的测定方法，其特征是，步骤4)中所述顶杆为陶瓷顶杆或石英顶杆。
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