专利名称：钢材动态相变测试方法
技术领域：
本发明涉及一种钢材动态相变测试方法，属于钢材性能测试技术领域。
背景技术：
在钢材热轧中，需要准确地测量出钢材在高温连续变形冷却过程中的相转变温 度，从而为钢材热轧控制参数的设定提供参考依据。目前，国内外在测定钢材动态相变时采用的方法主要有1、热膨胀法，是利用热加 工模拟试验机对试样进行热变形后采取不同冷速进行恒速冷却，测量出试样的温度-膨胀 量变化曲线，根据这种曲线上的特征点来确定各相变温度；2、热分析法，是利用热加工模拟 试验机对试样进行热变形后，通过测量变形后试样在冷却过程中温度的变化，利用相变时 产生的潜热所造成的试样冷速的变化来确定相变温度；3、金相法，是利用热加工模拟试验 机将试样热变形后，以不同的速度连续冷却至某一温度后进行淬火，同时记录淬火急冷时 间，利用金相观察各试样的相变产物，从而判断某一冷速下的转变开始温度和转变结束温 度；4、另外还有取样法、电阻法等方法，不一细述。总体来说，这些方法均是利用热加工模拟 试验机来进行钢材变形后的相变进行测试，虽然各具优点，但同时也存在一些缺陷。如热膨 胀法和热分析法的测试精度不高，金相法和取样法的工作量大，电阻法成本较高。另外，在很多实际热加工工艺中，钢材的相变行为往往发生在高温后连续变形冷 却过程中，对钢材在高温后连续变形冷却过程中的动态相变，目前尚缺乏有效的测试方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提出一种利用热加工模拟试验机能够简单精确测定钢 材在高温后连续变形冷却过程中的动态相变的测试方法。为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是一种钢材动态相变测试方法， 包括以下步骤1)真空加热，用热加工模拟试验机在真空环境中将试样加热至奥氏体区，并保温 5-10分钟；2)压缩变形，用热加工模拟试验机以恒定的变形速率压缩试样，变形速率范围是 10_7s 10_5/s，变形程度范围是10% 60%，变形结束温度在550°C以下；3)数据采集，用热加工模拟试验机采集上述第2、步骤整个压缩变形过程中的应 力值和温度值，采集应力值和温度值的数据至少是300个；4)结果分析，对上述第幻步骤采集的应力值和温度值数据绘制温度-应力变化曲 线，在该变化曲线上根据应力随温度变化的特征点确定钢材的动态相变转变温度。本发明的钢材动态相变测试方法出人意料地将钢材动态相变中的应力变化和温 度变化进行联系，通过测试找出应力持续变化和温度持续变化之间的对应关系，并从分析 该对应关系中得到钢材的动态相变转变温度。对于本发明测试方法的理论分析如下钢材 在从奥氏体区温度逐步降温至常温的过程中，钢材的组织一般会发生一定的转变，即所谓的相变；另外，稳定相钢材在一定的变形速度下，变形抗力一般随着温度的下降而线性上 升。由于不同相组织的强度有差异，因此在恒速压缩冷却变形过程中，钢材组织的转变导致 变形抗力并不是随着温度的下降而线性增加，而是出现相应特征，比如变形抗力下降、变形 抗力增加减缓或加快，因此可以依据这些特征来确定钢材组织转变的发生。本发明的整个方法过程简单，而且通过大量数据分析可以精确得到钢材的动态相 变转变温度，从而可以为提高钢材热轧控制精度提供保证。此外，本相变测试方法较已有 的相变测试方法最大的不同是相变的测定是在持续变形的过程中而不是在变形结束后，持 续变形的特点与钢材实际的热连轧变形特点相似，因此此测试方法将对于钢材在轧制(动 态)过程中的相变行为研究提供一个新的有力手段支撑。上述钢材动态相变测试方法的完善是所述第1)步骤中的加热速度范围是5°C / s 20°C /s。上述钢材动态相变测试方法的进一步完善是所述第4)步骤中，所述特征点是在 所述变化曲线上取的切点，所述钢材的动态相变转变温度包括相变开始温度和相变结束温度。上述钢材动态相变测试方法的更进一步完善是所述热模拟试验机的型号是美国 DSI公司的gleeble3500，所述第4)步骤中采用Origin数据处理软件绘制温度-应力变化 曲线。
下面结合附图对本发明的钢材动态相变测试方法作进一步说明。图1是本发明的钢材动态相变测试方法的工艺流程曲线图。图2是本发明实施例一的钢材动态相变测试方法测定试样一后绘制的温度-应力 曲线；图3是本发明实施例二的钢材动态相变测试方法测定试样二后绘制的温度-应力 曲线。图4是本发明实施例三的钢材动态相变测试方法测定试样三后绘制的温度-应力 曲线。
具体实施例方式实施例一本实施例的钢材动态相变测试方法，先选定尺寸为20mmX 15mmX IOmm的钢块作 为试样一，材质为Q345C;再选定热模拟试验机(型号为美国DSI公司的gleeble3500)作 为测试装置，如图1所示，具体测试步骤是1)在热模拟试验机上将试样以10°C /s的加热速度加热至奥氏体区(TES1000°C )， 并保温5分钟；2)然后在热模拟试验机上以lX10_7s的变形速度恒速压缩试样一，变形程度为 20%，变形结束温度(TEf，)是讨5°〇；3)在热模拟试验机上采集上述第2、步骤中整个压缩变形过程中的应力值及温度 值，采集的应力值和温度值数据310个；
4)根据以上测试过程中采集的温度及应力的过程数据，利用Origin数据处理软 件(美国Microcal公司所开发的数据分析和绘图软件)对采集的应力值和温度值数据绘 制温度-应力变化曲线，如图2所示，在该曲线上采用取切点的方法确定相变开始温度Ts 和相变结束温度Tf。由如图2所示的温度-应力变化曲线可以明确地看出本实施例的试样一从 756. 52°C开始，应力随温度的变化偏离了原来的线性轨迹，当温度降至596. 67°C以下时， 应力随温度的变化又趋于线性，由此可以确定该钢种在此测试工艺条件下奥氏体相变的 开始温度是756. 52°C，奥氏体相变结束温度是596. 67 °C，奥氏体相变开始温度为Ts = 756. 52 °C，奥氏体相变结束温度为Tf = 596. 67 V。实施例二本实施例的钢材动态相变测试方法与实施例一基本相同，所不同的是1、选定尺 寸为Φ IOmmX 15mm圆钢作为试样二，材质为SPA-H ;2、第1)步骤中的加热速度是5°C /s, 保温时间7分钟；3、第2)步骤中的变形程度为50%，变形结束温度(TEf)是530°C;4、第2) 步骤中采集的应力值和温度值数据是350个。本实施例绘制的温度-应力变化曲线如图3所示，由图3可以明确地看出该试样 在802. 12°C开始，应力随温度的变化偏离了原来的线性轨迹，当温度降至628. 91°C以下 时，应力随温度的变化又趋于线性，由此可以确定该钢种在此测试工艺条件下奥氏体相变 的开始温度和奥氏体相变结束温度，奥氏体相变开始温度为Ts = 802. 12°C，奥氏体相变结 束温度为Tf = 628.91°C。实施例三本实施例的钢材动态相变测试方法与实施例一基本相同，所不同的是1、选定尺 寸为Φ8πιπιΧ12πιπι圆钢作为作为试样三，材质为J55 ；2、第1)步骤中的加热速度是18°C / s，保温时间15分钟；3、第2)步骤中的变形程度为35%，变形结束温度(TEf)是；4、 第2)步骤中采集的应力值和温度值数据是330个。本实施例绘制的温度-应力变化曲线如图4所示，由图4可以明确地看出该试样 在763. 95°C开始，应力随温度的变化偏离了原来的线性轨迹，当温度降至598. 03°C以下 时，应力随温度的变化又趋于线性，由此可以确定该钢种在此测试工艺条件下奥氏体相变 的开始温度和奥氏体相变结束温度，奥氏体相变开始温度为Ts = 763. 95°C，奥氏体相变结 束温度为Tf = 598. 030C ο本发明的钢材动态相变测试方法不局限于上述实施例所述的具体技术方案，如 1)第1)步骤中的加热速度也可以是小于5°c /s或大于20°C /s的其他值；2)应力随温度 变化的特征点除取温度-应力变化曲线的切点也可以取该曲线的拐点；3)热模拟试验机也 可以采用其他型号的；4)也可以利用其他数据处理软件绘制温度-应力变化曲线；等等。凡 采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种钢材动态相变测试方法，其特征在于包括以下步骤1)真空加热，用热加工模拟试验机在真空环境中将试样加热至奥氏体区，并保温5-10 分钟；2)压缩变形，用热加工模拟试验机以恒定的变形速率压缩试样，变形速率范围是10_2/ s 10_5/s，变形程度范围是10% 60%，变形结束温度在550°C以下；3)数据采集，用热加工模拟试验机采集上述第2、步骤整个压缩变形过程中的应力值 和温度值，采集应力值和温度值的数据至少是300个；4)结果分析，对上述第幻步骤采集的应力值和温度值数据绘制温度-应力变化曲线， 在该变化曲线上根据应力随温度变化的特征点确定钢材的动态相变转变温度。
2.根据权利要求1所述钢材动态相变测试方法，其特征在于所述第1)步骤中的加热 速度范围是5°C /s 20°C /s。
3.根据权利要求2所述钢材动态相变测试方法，其特征在于所述第4)步骤中，所述 特征点是在所述变化曲线上取的切点，所述钢材的动态相变转变温度包括相变开始温度和 相变结束温度。
4.根据权利要求3所述钢材动态相变测试方法，其特征在于所述热模拟试验机的 型号是美国DSI公司的gleeble3500，所述第4)步骤中采用Origin数据处理软件绘制温 度-应力变化曲线。
全文摘要
本发明涉及一种钢材动态相变测试方法，属于钢材测试技术领域。该钢材动态相变测试方法是利用热加工模拟试验机在真空环境中将试样加热至奥氏体区并保温一段时间；然后以恒定的变形速率压缩试样；同时采集整个压缩变形过程中的应力值和温度值；最后对采集的应力值和温度值数据绘制温度-应力变化曲线，并在该变化曲线上根据应力随温度变化的特征点确定钢材的动态相变转变温度。该钢材动态相变测试方法通过测试找出钢材动态相变中应力持续变化和温度持续变化之间的对应关系，并从分析该对应关系中得到钢材的动态相变转变温度；从而为钢材轧制中的相变行为研究和提高钢材热轧控制精度提供一个新的有力手段。
文档编号G01N3/00GK102062743SQ200910234249
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者韩孝永, 马植甄, 黄绪传 申请人:上海梅山钢铁股份有限公司