预测q&p钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法
【专利摘要】本发明公开了一种预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法；首先测量板料初始奥氏体体积分数，然后将板料在不同温度下拉伸到预设应变，卸载并测量残余奥氏体体积分数，基于试验数据拟合得到等温状态下、板料在不同环境温度残余奥氏体含量随等效塑性应变的关系；推导出应变诱发马氏相变速率方程；对该方程积分得到任意温度路径下，板料变形后残余奥氏体体积分数与等效塑性应变的关系；通过测量变形后的等效塑性应变，结合变形过程温度可精确预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体体积分数变化。该方法简单、准确、成本低廉且易于实施；依据该方法可对冲压后的板料的残余奥氏体体积分数进行准确预测，为冲压工艺的改进提供依据。
【专利说明】预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢冲压件性能测量领域，尤其涉及一种预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法。
【背景技术】
[0002]面对现代汽车工业对制造成本、车身轻量化和被动安全要求的不断提高，先进高强钢等高强度轻量化材料的应用得到了广泛关注。J.Speer等于2003年提出了淬火-分配(Quenching and Partition)工艺,碳分配过程使碳原子从马氏体向奥氏体富集,获得了低碳马氏体和室温下稳定的高碳奥氏体组织。该工艺得到的Q&P (Quenching and Partition)钢是一种具有TRIP效应的新型先进高强钢，其生产成本低廉，且在强度提高的同时仍然有很高的塑性，得到了国内外科研单位和企业的广泛关注，被称为第三代先进高强钢。
[0003]Q&P钢作为一种新型钢板，其轧制和热处理工艺使得其室温组织为含有铁素体、马氏体和残余奥氏体的复相组织。Q&P钢中的残余奥氏体在一定的塑性变形的诱导下，发生TRIP (Transformation-1nduced Plasticity)效应转变为马氏体，一方面松弛形变产生的应力集中并且延缓裂纹扩展，这推迟了颈缩，提高了材料塑性；另一方面，持续缓慢生成的马氏体使得材料的硬化性能比之前有较大提高，提高了材料的强度。相变诱发塑性(TRIP)效应使得Q&P钢有良好的力学性能，而诸多文献表明温度是影响TRIP效应的重要因素。
[0004]在实际冲压过程中，同一冲压模具上需要大批量、高频率冲压零件，冲压模具和板料间的温度会因为相互摩擦和板料的塑性变形释放的大量热量而明显升高，因此零件变形过程的环境温度往往不是室温，且不再是等温过程。因此，以室温试验及等温状态为基础得出的传统变形过程的奥氏体转变规律不能代表实际冲压过程，不能对实际冲压过程的残余奥氏体相变规律进行准确预测，难以应用到汽车工业。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法。该方法充分考虑了冲压过程环境温度及温度变化对应变诱发马氏体相变的影响，与传统基于室温的试验相比，更加贴近实际冲压的情况，大大提高了预测精度。方法简单且易于实施，依据该方法，可对冲压后的Q&P钢板料的残余奥氏体体积分数进行准确预测，为冲压工艺的改进提供依据，从而推广Q&P钢的应用。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0007]本发明涉及一种预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，所述方法包括如下步骤:
[0008]A、准备好Q&P钢板料单拉试样和环境箱，测量板料的初始残余奥氏体体积分数；
[0009]B、在若干种不同环境温度下对板料进行中断单向拉伸试验，测量变形后试样中心点的残余奥氏体体积含量；
[0010]C、等温状态相变规律的确定:拟合不同环境温度下测定的残余奥氏体体积含量与所对应的等效塑性应变的关系，建立等温状态下、不同环境温度单向拉伸后的残余奥氏体体积含量与等效塑性应变的表达式；
[0011]D、相变速率方程的确定:用步骤C得到的表达式对等效塑性应变求微分，得到应变诱发马氏体相变的相变速率的表达式(表示残余奥氏体在单位塑性应变内发生相变的残余奥氏体体积含量)；
[0012]E、非等温状态相变规律的确定:若试样温度在变形过程是不断变化的，将表达温度变化的函数带入步骤D的相变速率方程，即得非等温状态马氏体相变速率方程的表达式；对非等温状态马氏体相变速率积分可以得到板料在非等温状态变形的相变规律，即残余奥氏体体积含量与所对应的等效塑性应变的关系；
[0013]F、通过网格测量法得出Q&P钢板料试样的等效塑性应变，结合变形过程的温度变化，利用步骤C或E得到的相变规律即可定量预测Q&P钢板料在不同温度变形后残余奥氏体体积含量。
[0014]优选地，步骤A中，所述测量采用X射线衍射法、金相分析法、扫面电镜法中的一种或几种。测量方法还可以有中子衍射法、穆斯堡尔光谱法等，可根据实际需要进行选择。
[0015]优选地，步骤B中，所述中断单向拉伸试验是将板料在相同的准静态应变率下(L.< 0.00l.v 1 )进行单向拉伸，加载到预设应变后卸载。
[0016]优选地，步骤C中，还包括将变形后残余奥氏体体积含量与等效塑性应变和环境温度拟合成三维图形的步骤。测量变形后的等效塑性应变结合环境温度就可以直接从图形上快速查询到残余奥氏体体积分数。
[0017]优选地，步骤C中`，还包括制作残余奥氏体体积含量二维查询图的步骤。
[0018]更优选地，所述制作二维查询图具体为:将残余奥氏体体积含量的等值线投影，制作成二维查询图。测量变形后的等效塑性应变结合环境温度可在二维图形上查出变形后的残余奥氏体体积分数。
[0019]优选地，步骤F中，所述网格测量法具体为:在Q&P钢板料试样上印制圆形网格，变形后通过测量试样上网格的变化可得主次应变，然后根据体积不变原理，即ε J ε 2+ ε 3=0，
由公式
【权利要求】
1.一种预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: A、准备好Q&P钢板料单拉试样和环境箱，测量板料的初始残余奥氏体体积含量； B、在若干种不同环境温度下对板料进行中断单向拉伸试验，测量变形后试样中心点的残余奥氏体体积含量； C、等温状态相变规律的确定:拟合不同环境温度下测定的残余奥氏体体积含量与所对应的等效塑性应变的关系，建立等温状态下、不同环境温度单向拉伸后的残余奥氏体体积含量与等效塑性应变的表达式； D、相变速率方程的确定:用步骤C得到的表达式对等效塑性应变求微分，得到应变诱发马氏体相变的相变速率的表达式； E、非等温状态相变规律的确定:若试样温度在变形过程是不断变化的，将表达温度变化的函数带入步骤D的相变速率方程，即得非等温状态马氏体相变速率方程的表达式；对非等温状态马氏体相变速率积分可以得到板料在非等温状态变形的相变规律，即残余奥氏体体积含量与所对应的等效塑性应变的关系； F、通过网格测量法得出Q&P钢板料试样的等效塑性应变，结合变形过程的温度变化，利用步骤C或E得到的相变规律即可定量预测Q&P钢板料在不同温度变形后残余奥氏体体积含量。
2.如权利要求1所述的预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，其特征在于，步骤A中，所述测量采用X射线衍射法、金相分析法、扫面电镜法中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，其特征在于，步骤B中，所述中断单向`拉伸试验是将板料在相同的准静态应变率下进行单向拉伸，加载到预设应变后卸载。
4.如权利要求1所述的预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，其特征在于，步骤C中，还包括将变形后残余奥氏体体积含量与等效塑性应变和环境温度拟合成三维图形的步骤。
5.如权利要求1所述的预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，其特征在于，步骤C中，还包括制作残余奥氏体体积含量二维查询图的步骤。
6.如权利要求5所述的预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，其特征在于，所述制作二维查询图具体为:将残余奥氏体体积含量的等值线投影，制作成二维查询图。
7.如权利要求1所述的预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，其特征在于，步骤F中，所述网格测量法具体为:在Q&P钢板料试样上印制圆形网格，变形后通过测量试样上网格的变化可得主次应变，然后根据体积不变原理，即ε A ε 2+ ε 3=0，由公式
8.如权利要求1所述的预测Q&P钢在不同温度变形后残余奥氏体变化的方法，其特征在于，步骤F中，所述网格测量法得到的等效塑性应变也可以用引伸计或者其他应变测量法得出。
【文档编号】G01N33/20GK103776977SQ201410030041
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】李淑慧, 邹丹青, 何霁, 来新民 申请人:上海交通大学