一種鋼板熱軋織構的物理模擬方法技術

本發明專利技術屬于鋼板熱軋技術領域，具體涉及一種鋼板熱軋織構的物理模擬方法。本發明專利技術的技術方案是加工鋼材試樣尺寸和夾持的錘頭尺寸，使試樣的寬度b與錘頭的寬度w滿足關系式b/w≥5，將試樣置于兩個錘頭之間，在試樣的矩形面中心點處焊接一副K型熱電偶，將試樣和錘頭裝載在熱力模擬實驗機中，啟動熱力模擬試驗機，采用直流電電阻加熱，模擬實際生產中鋼板熱軋的工藝參數，使錘頭對試樣進行壓縮變形，結束后對試樣的金相織構進行檢測，得到不同熱軋條件下的鋼板熱軋織構。本發明專利技術在進行試樣壓縮變形時通過兩個自由端限制試樣寬度方向的變形，實現平面應變的應變狀態，實現了鋼板熱軋織構精確、高效和經濟的模擬。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鋼板熱軋
，具體涉及。
技術介紹
織構對鋼材的性能有顯著的影響，影響材料的強度和韌性，影響沖擊試樣斷口分 層現象的產生，尤其對材料性能的各向異性有重要的影響。鋼板織構的類型和強度受實驗 鋼的成分和工藝參數的影響，因此需研宄實驗鋼的成分和工藝參數對織構的影響。 最直接的方法即是進行熱軋實驗。但熱軋實驗在工藝參數的精確控制上較難，所 耗時間長，且不經濟，因此需開發一種精確、高效和經濟的研宄鋼板熱軋織構的方法。
技術實現思路
針對現有技術存在的問題，本專利技術提供，目的 是在精確模擬鋼板熱軋織構的同時節約成本，提高效率。 實現本專利技術目的的技術方案按照以下步驟進行： (1) 加工鋼材試樣尺寸和夾持的錘頭尺寸，使試樣的寬度b與錘頭的寬度w滿足關系 式：b/w多5,確保試樣壓縮時實現平面應變的應變狀態； (2) 將試樣置于兩個錘頭之間，其中由試樣長邊和寬邊組成的矩形面作為試樣與錘頭 的接觸面，在試樣由長度邊和高度邊組成的矩形面中心點處焊接一副K型熱電偶，實時檢 測試樣的溫度狀態，將試樣和錘頭裝載在熱力模擬實驗機中； (3) 啟動熱力模擬試驗機，采用直流電電阻加熱，模擬實際生產中鋼板熱軋的工藝參 數，使錘頭對試樣進行壓縮變形，結束后對試樣的金相和織構進行檢測，得到不同熱軋條件 下的鋼板熱軋織構。 與現有技術相比，本專利技術的特點和有益效果是： 本專利技術中的壓縮方向（⑶，Compression Direction)對應熱乳時的法向（ND，Normal Direction)，錘頭與試樣接觸面的長度方向對應熱乳時的寬度方向（TD，Transverse Direction)，錘頭與試樣接觸面的寬度方向對應熱乳時的乳制方向（RD，Rolling Direction)。 熱軋過程中鋼板除表層以外區域所受應變狀態近似為平面應變狀態，鋼板所產生 的織構即是平面應變狀態下的織構，因此為模擬鋼板熱軋織構，需實現平面應變的應變狀 態，因此，本專利技術中要求試樣的寬度b與錘頭的寬度W滿足關系b/w多5,這樣在進行試樣壓 縮變形時就能通過兩個自由端限制試樣寬度方向的變形，實現平面應變的應變狀態。 本專利技術還采用熱力模擬實驗機能精確的控制溫度和變形參數，實現了鋼板熱軋織 構精確、高效和經濟的模擬。【附圖說明】 圖1為本專利技術的鋼板熱軋織構的物理模擬方法示意圖； 其中：1 :試樣；2 :錘頭；b :試樣的寬度；h :試樣的高度；W :錘頭的寬度；L :錘頭的長 度；A :焊接熱電偶的位置；CD :試樣壓縮方向；RD :試樣的軋制方向；TD :試樣的寬度方向； 圖2為本專利技術實施例1中的形成再結晶奧氏體相變織構的工藝圖； 其中：1\為第一次變形的溫度；T 2為第二次變形的溫度；ε為應變率；i為應變速率； 圖3為本專利技術實施例1中得到的試樣的光學顯微組織； 圖4為本專利技術實施例1中采用EBSD (電子背散射衍射）檢測試樣織構獲得的Φ2=45° 的ODF (三維取向分布函數）圖； 圖5為本專利技術實施例2中的形成未再結晶奧氏體相變織構的工藝圖； 圖6為本專利技術實施例2中得到的試樣的光學顯微組織； 圖7為本專利技術實施例2中采用EBSD檢測試樣織構獲得的Φ2=45°的ODF圖； 圖8為立方金屬中一些重要取向在Φ2=45°的ODF圖中的位置。【具體實施方式】 實施例1 本實施例的鋼板熱軋織構的物理模擬方法按照以下步驟進行： (1) 實驗鋼的化學成分按照質量百分比為：C 0. 13%，Si 0. 39%，Mn 1. 5%，P 0. 014%，S 0· 002%，Nb 0· 034%，V 0· 031%，Ti 0· 016%，Als 0· 039%，余量為 Fe，加工鋼材試樣 1 尺寸為： 長20mmX寬25mmX厚10mm，錘頭2的寬度為5mm，長度L為36mm，使試樣1的寬度b與錘 頭2的寬度w滿足關系式：b/w=25/5=5多5,確保試樣1壓縮時實現平面應變的應變狀態； (2) 將試樣1置于兩個錘頭2之間，其中由試樣1長邊和寬邊組成的矩形面作為試樣1 與錘頭2的接觸面，在試樣1由長度邊和高度邊組成的矩形面中心點處焊接一副K型熱電 偶，實時檢測試樣的溫度狀態，將試樣1和錘頭2裝載在熱力模擬實驗機中； (3) 啟動熱力模擬試驗機，采用直流電電阻加熱，模擬圖5中的鋼板熱軋工藝參數，使 錘頭2對試樣1進行壓縮變形，為使相變前的奧氏體發生完全再結晶，最低變形溫度控制在 1000°C，同時，變形后保溫100s。 對實驗完成后的試樣，觀察試樣變形區1/2寬度、1/2厚度和1/2長度三面交界處 的組織，采用標準金相處理方法，機械拋光后用體積分數為4%的硝酸乙醇溶液腐蝕~10s， 然后采用LEICA DM 2500 M光學顯微鏡觀察顯微組織，如圖3所示，從圖3中可以看出顯微 組織為鐵素體、貝氏體為主，含少量的珠光體； 采用上述的金相試樣，經電解拋光后，采用配備EBSD裝置的FEI鎢燈絲掃描電子顯微 鏡在同樣位置進行EBSD實驗，測定區域為544 μ mX 579 μ m，步長為1 μ m，EBSD實驗所得 Φ2=45°的ODF圖如4所示，對比圖4和圖8可知，所得的織構以旋轉立方{100}〈011>為 主，是平面應變狀態下鋼鐵材料再結晶奧氏體典型的相變織構。 由上述EBSD實驗可知，當滿足b和w的關系的前提下，本專利技術實現了壓縮時平面 應變的應變狀態，實現了鋼板熱軋織構精確、高效和經濟的模擬。 實施例2 (1)實驗鋼的化學成分按照質量百分比為：C 0. 13%，Si 0. 39%，Mn 1. 5%，P 0. 014%，S 0· 002%，Nb 0· 034%，V 0· 031%，Ti 0· 016%，Als 0· 039%，余量為 Fe，加工鋼材試樣尺寸為： 長20mmX寬30mmX厚10mm，錘頭的寬度為5mm，長度36mm，使試樣1的寬度b與錘頭2的 寬度W滿足關系式：b/w=30/5=6多5,確保試樣壓縮時實現平面應變的應變狀態； (2) 將試樣1置于兩個錘頭2之間，其中由試樣1長邊和寬邊組成的矩形面作為試樣1 與錘頭2的接觸面，在試樣1由長度邊和高度邊組成的矩形面中心點處焊接一副K型熱電 偶，實時檢測試樣的溫度狀態，將試樣1和錘頭2裝載在熱力模擬實驗機中； (3) 啟動熱力模擬試驗機，采用直流電電阻加熱，模擬圖5中的鋼板熱軋工藝參數，使 錘頭2對試樣1進行壓縮變形，為使相變前的奧氏體不發生再結晶，變形溫度控制在800°C。 對實驗完成后的試樣，觀察試樣變形區1/2寬度、1/2厚度和1/2長度三面交界處 的組織，采用標準金相處理方法，機械拋光后用體積分數為4%的硝酸乙醇溶液腐蝕~10s， 然后采用LEICA DM 2500M光學顯微鏡觀察顯微組織，如圖6所示，從圖6中可以看出顯微 組織為鐵素體+珠光體雙相組織； 采用上述的金相試樣，經電解拋光后，采用配備EBSD裝置的FEI鎢燈絲掃描電子顯微 鏡在同樣位置進行EBSD實驗，測定區域為542 μ mX 544 μ m，步長為1 μ m，EBSD實驗所得 Φ2=45°的ODF圖如7所示，對比圖7和圖8可知，所得的織構以{112}〈110>和{111}〈112>， 是平面應變狀態下鋼鐵材料未再結本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼板熱軋織構的物理模擬方法，其特征在于按照以下步驟進行：（1）加工鋼材試樣尺寸和夾持的錘頭尺寸，使試樣的寬度b與錘頭的寬度w滿足關系式：b/w≥5，以確保試樣壓縮時實現平面應變的應變狀態；（2）將試樣置于兩個錘頭之間，其中由試樣長邊和寬邊組成的矩形面作為試樣與錘頭的接觸面，在試樣由長度邊和高度邊組成的矩形面中心點處焊接一副K型熱電偶，實時檢測試樣的溫度狀態，將試樣和錘頭裝載在熱力模擬實驗機中；（3）啟動熱力模擬試驗機，采用直流電電阻加熱，模擬實際生產中鋼板熱軋的工藝參數，使錘頭對試樣進行壓縮變形，結束后對試樣的金相和織構進行檢測，得到不同熱軋條件下的鋼板熱軋織構。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐帥，劉振宇，沈鑫珺，駱宗安，陳俊，楊小龍，王國棟，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：遼寧;21