一种促进大尺寸工件晶粒细化的方法
【专利摘要】本发明提供了一种促进大尺寸工件晶粒细化的方法，包括：将大尺寸工件加热至相变温度以上后冷却，在冷却过程中对所述大尺寸工件施加使所述大尺寸工件内部产生弹性变形但不产生塑性变形的应力至所述大尺寸工件相变结束。本发明将大尺寸工件加热至相变温度以上后冷却，在冷却过程中施加使所述大尺寸工件内部产生弹性变形但不产生塑性变形的应力至所述大尺寸工件相变结束。该应力使得大尺寸工件内部产生弹性畸变能，从而对相变产生影响，促进内部生核，增加形核几率，促进生成细小的晶粒。实验结果表明，本发明提供的方法能够有效促进大尺寸工件生成细小的晶粒，提高工件的冲击性能。
【专利说明】
一种促进大尺寸工件晶粒细化的方法
技术领域
[0001]本发明属于金属材料技术领域，尤其涉及一种促进大尺寸工件晶粒细化的方法。 【背景技术】
[0002]随着社会的日益进步，对金属材料的性能提出更高的要求。但材料在特定的生产条件下有独特的显微组织，也就是不同材料有自己的性能极限。目前生产过程中为了获得细小的组织，多采用加大相变驱动力的方式进行，而一般加大相变驱动力的方法主要有:增加母相内部缺陷密度和增加过冷度;工件内部缺陷的密度会在进入急速冷却之前降低，内部密度逐渐降低；而增加过冷度对于大尺寸工件来讲并不太容易实现。一般的大尺寸工件都是作为结构件，用于传输动力，多用在非常关键、重要的部位，其内部组织的细化显得尤为重要。因此，有必要开发一种能够促进大尺寸工件晶粒细化的新工艺，使得处于关键位置的尺寸工件能够获得更加细化的组织，具备稳定的性能。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种促进大尺寸工件晶粒细化的方法，本发明提供的方法能够有效促进大尺寸工件生成细小的晶粒，提高工件的冲击性能。
[0004]本发明提供了一种促进大尺寸工件晶粒细化的方法，包括:
[0005]将大尺寸工件加热至相变温度以上后冷却，在冷却过程中对所述大尺寸工件施加使所述大尺寸工件内部产生弹性变形但不产生塑性变形的应力至所述大尺寸工件相变结束。
[0006]本发明将大尺寸工件加热至相变温度以上后冷却，在冷却过程中施加使所述大尺寸工件内部产生弹性变形但不产生塑性变形的应力至所述大尺寸工件相变结束。该应力使得大尺寸工件内部产生弹性畸变能，从而对相变产生影响，促进内部生核，增加形核几率， 促进生成细小的晶粒。实验结果表明，本发明提供的方法能够有效促进大尺寸工件生成细小的晶粒，提尚工件的冲击性能。
[0007]具体而言，所述应力为压应力或拉应力。
[0008]本发明首先将大尺寸工件加热至相变点以上温度然后冷却，例如，当所述大尺寸工件为钛合金，将其加热至1250 °C?750 °C后冷却；所述大尺寸工件为钢材，将其加热至 1250°C?820°C后冷却。在本发明中，优选以20?350°C/s的速度加热至相变点以上温度。在本发明中，所述冷却可以为自然冷却，也可以为控制冷却，控制冷却时，冷却速度优选为2? 14°C/s〇
[0009]在冷却过程中，对大尺寸工件施加应力使工件内部产生弹性变形而不产生塑性变形直至相变结束，该应力尽可能的大，但是不能使工件产生塑性变形，即该应力不能大于工件的屈服应力，在相变过程中该应力也不能大于新相的屈服应力。
[0010]在一个具体实施例中，所述大尺寸工件为合金钢X100,以20?350°C/s的速度加热至1000?1350°C后以2?14°C/s的速度冷却，在冷却过程中施加50MPa的压应力直至相变结束。实验结果表明，本发明提供的方法能够有效促进大尺寸工件生成细小的晶粒，提高工件的冲击性能。【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例1提供的试样的金相组织图；
[0012]图2为本发明实施例2提供的试样的金相组织图；
[0013]图3为本发明实施例3提供的试样的金相组织图；
[0014]图4为本发明实施例1?12制备的试样的冲击性能；
[0015]图5为本发明实施例13不施加应力、自然冷却获得的试样的金相组织图；
[0016]图6为本发明实施例13施加30MPa压应力、自然冷却获得的试样的金相组织图； [〇〇17]图7为本发明实施例13施加50MPa压应力、自然冷却获得的试样的金相组织图；
[0018]图8为本发明实施例13制备的试样的冲击性能。【具体实施方式】
[0019]实施例1?3
[0020]试验材料为合金钢X100,试样尺寸:55*10*10mm，以加300°C/s的速度加热到1350 °C，然后以12°C/s的速度冷却，在相变温度之前，分别不施加应力、施加30MPa的压应力和施加50MPa的压应力，直至相变完成，然后空冷。
[0021]结果参见图1、图2和图3,图1为本发明实施例1提供的试样的金相组织图，图2为本发明实施例2提供的试样的金相组织图，图3为本发明实施例3提供的试样的金相组织图。由图1、图2和图3可知，本发明提供的方法能够有效细化晶粒。
[0022]实施例4?12
[0023]与实施例1的差别在于，冷却方式分别为自然冷却、以3°C/s的速度冷却，以8°C/s 的速度冷却。[〇〇24]分别测试实施例1?12制备的试样的冲击性能，结果参见图4,图4为本发明实施例 1?12制备的试样的冲击性能。由图4可知，本发明提供的方法能够增加工件的冲击韧性。
[0025] 实施例13[〇〇26] 试验材料为45号钢，试样尺寸:55*10*10mm，在热模拟试验机上以15°C/s的加热速率加热到980°C，保温3min，然后以不同冷却速率冷却，在相变温度之前施加不同的压应力， 直至相变完成，然后空冷。
[0027]结果参见图5、图6、和图7,图5为本发明实施例13不施加应力、自然冷却获得的试样的金相组织图，图6为本发明实施例13施加30MPa压应力、自然冷却获得的试样的金相组织图，图7为本发明实施例13施加50MPa压应力、自然冷却获得的试样的金相组织图。[〇〇28]测试实施例13制备的试样的冲击性能，结果参见图8,图8为本发明实施例13制备的试样的冲击性能。由图8可知，本发明提供的方法能够增加工件的冲击韧性。
[0029]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种促进大尺寸工件晶粒细化的方法，包括:将大尺寸工件加热至相变温度以上后冷却，在冷却过程中对所述大尺寸工件施加使所 述大尺寸工件内部产生弹性变形但不产生塑性变形的应力至所述大尺寸工件相变结束。2 ?根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述应力为压应力或拉应力。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述大尺寸工件为钛合金，将其加热至 1250°C?750°C后冷却。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述大尺寸工件为钢材，将其加热至 1250°C?820°C后冷却。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述大尺寸工件为合金钢X100。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，以20?350°C/s的速度加热至1000?1350r。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，以2?14°C/s的速度冷却。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，施加50MPa的压应力。
【文档编号】C21D8/00GK106086347SQ201610764716
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月30日
【发明人】李红斌, 郑小平, 魏英立, 宋进英, 田亚强, 陈连生
【申请人】华北理工大学