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专利号: 2018107716010
申请人: 江西理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的方法,其特征在于,所述方法用于计算微合金钢铁材料在一系列焊接热输入条件下粗晶区的原奥氏体晶粒尺寸,包括以下步骤:步骤1)通过热模拟微合金钢焊接粗晶区的热循环,升温速率为100~280K/s,峰值温度为1573~1673K,峰值温度停留时间为0.5~2s,冷却过程采用Rykalin 3D或2D或其它将焊接热输入作为参数的热模型,热模型中焊接热输入参数分别为X1、X2和X3(X1

步骤2)根据上述步骤1)获取的三个原奥氏体晶粒尺寸数据,利用晶粒长大动力学公式通过数值积分,采用有限差分法,时间间隔取0.01~

0.2s,分别将三个热输入下的原奥氏体晶粒尺寸与晶粒长大公式进行拟合,当通过公式分别计算出来的三个晶粒尺寸与原奥氏体晶粒尺寸数据都较为接近时即得到最佳的拟合情况,拟合结果得到M0和PZ的数值;其中d是原奥氏体晶粒尺寸,n是长大因子,M0是指前因子,Qa是晶粒长大激活能,R是气体常数,T是温度, 是晶界驱动力,γ是奥氏体的晶界能,PZ是第二相钉扎产生的作用力,t是在升温过程中温度超过AC3温度到降温过程中温度低于AC3温度所持续的时间,将AC3温度设定为一常数,利用经验公式计算得到的微合金钢的A3温度,将M0和PZ作未知常数,其它参数作已知参数,n=2,R=8.3J/(mol·K),Qa=352185.31+21827.26XC+19950.94XMn+7185.49XCr+7378.06XNi,n值的变化不影响后面的参数,公式中的参数是相互独立的,XC、XMn、XCr和XNi分别为微合金钢中C、Mn、Cr和Ni的重量百分含量,计算得到Qa的单位为J/mol,t和T的数据可以根据上述步骤1)采用的焊接热模型进行计算得2

到,γ=0.5J/m;

步骤3)根据上述步骤2)拟合得到的M0和PZ的数值及提到的晶粒长大动力学公式,即可用相同的方法计算出焊接热输入为X时的微合金钢焊接粗晶区原奥氏体晶粒尺寸的大小,当X的取值范围为[X1,X3]时,计算结果有很高的可信度,当X的取值范围为(0,X1)或(X3,∞)时,随着X的数值偏离X1或X3的加大,计算结果与实际情况的偏离程度逐渐加大。

2.如权利要求1所述一种预测微合金钢焊接粗晶区晶粒尺寸的方法,其特征在于,通过热模拟采用钒、铌、钛中至少一种微合金化的微合金钢焊接粗晶区热循环,升温速率为

200K/s,峰值温度为1643K,峰值温度停留时间为1s,冷却过程采用Rykalin 3D热模型、λ=0.38J/(cm·s·K),TP=1643K,E为焊接热输入,T′为温度坐标,τ为时间坐标,热模型中焊接热输入参数分别为14、20和36kJ/cm;通过金相研磨,用截线法统计得到三个热输入下焊接粗晶区的平均晶粒尺寸分别为77±4、83±4和88±3μm;采用晶粒长大公式 将M0和PZ为未知常数,其它参数的数值分数取2

n=2、R=8.3J/(mol·K)、Qa=400kJ/mol、 γ=0.5J/m ;积分区间的时间t为升温过程中温度超过1100K到降温过程中温度低于1100K所持续的时间,积分区间的温度T与时间t的关系由设定的焊接粗晶区热循环确定;将三个热输入下微合金钢焊接粗晶区的平均晶粒尺寸分别与晶粒长大公式进行拟合,拟合过程中晶粒尺寸的计算采用数值积分及有限

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差分法,dt取0.05s,拟合出的M0和PZ的数值分别为2.5m/(J·s)和1.08×10J/m ;在焊接热输入范围为7~50kJ/cm条件下,最后通过晶粒长大公式及拟合出的M0和PZ的数值预测出此微合金钢在不同焊接热输入下粗晶区的晶粒尺寸。