[发明专利]一种C-Mn-Al高强度钢热变形组织演变机制及热加工性能的确定方法

说明书

本发明属于高强度钢加工工程技术领域，特别涉及一种C‑Mn‑Al高强度钢热变形组织演变机制及热加工性能的确定方法。本发明首先对新型C‑Mn‑Al高强度钢进行高温压缩实验，获得钢的真应力‑真应变曲线数据，然后建立钢的流变应力预测模型，模型选择基于蠕变理论、考虑了杨氏模量和奥氏体的自扩散系数与温度关系的一类具有物理基础的本构模型，建立的本构模型能准确预测钢的流变应力；建立钢的热变形加工图，结合显微组织确定加工图中不同区域的组织演变机制。将热变形本构模型和加工图结合起来，分析任意变形条件下的热变形流变应力和热变形功率耗散效率，从而得到对应的组织演变机制及热加工性能信息，结果对高强度钢热加工过程控制有重要意义。

技术领域

本发明属于高强度钢加工工程技术领域，特别涉及一种C-Mn-Al高强度钢热变形组织演变机制及热加工性能的确定方法。

背景技术

为了节约能源以及保护环境，迫切需要开发具有良好塑韧性的高强度钢，包括TRIP钢。基于C-Mn-Si合金系统开发了常规TRIP钢，采用高硅含量的目的是为了抑制冷却过程中渗碳体的形成以便增加残余奥氏体的稳定性及数量。然而，高硅含量可能使钢产生缺陷，如坚硬的氧化层、差的表面性能和低的涂层能力。由于Al替代Si能消除Si的这些有害影响，故C-Mn-Al-Si或C-Mn-Al基TRIP钢引起了越来越多的关注，人们对此类钢的显微组织和力学行为进行了大量的研究，但对其热变形行为的研究较为缺乏。

动态再结晶是一种非常普遍而重要的变形机制，在动态再结晶过程中，发生了明显的组织重建，可以大大地消除原始组织中的各种缺陷，微观的组织变化导致宏观上加工塑性的提高和变形抗力的减少。在动态再结晶过程的前期总会有动态回复发生，因为动态回复过程中发生的位错的消除和重排，可以形成一定尺寸的胞状结构和大角度取向差的界面，这正是为动态再结晶提供新核的条件。在热加工过程中动态再结晶是一个安全的变形机制，为了获得良好的热变形显微组织，在制定热加工工艺时要将变形参数尽量控制在合金的动态再结晶机制发挥作用的范围内。

热变形本构方程能表示应力、应变、温度和应变速率这类可以在宏观对象上测定到的物理量间关系。本构方程的优点是可以直观的得到在某一变形条件下的流变应力，但不能单纯通过流变应力曲线的信息确定材料的组织演变机制及热加工性能。动态材料模型是根据大应变量塑性变形条件下的不可逆热动力学、物理系统模拟和连续力学等方面的基本原理建立起来的。动态材料模型的加工图可通过少量的实验准确反映材料在不同变形条件下的组织演变规律及机理，进而可以用来优化材料的热加工工艺，但通过加工图不能得到流变应力曲线的信息。

经检索，中国专利申请号为201610131725.3的申请案公开了一种评估金属材料热加工性能的方法，该方法包括以下步骤：(1)在设计的热变形条件下，进行金属材料的高温压缩试验，获得金属材料的真应力-真应变数据；(2)建立描述金属材料高温流变应力的改进型双曲正弦本构模型，并通过编程实现；(3)建立金属材料热加工耗散效率评估模型和失稳判据模型，并通过编程实现；(4)采用步骤(2)和(3)中建立的预测高温流变应力模型、热加工耗散效率评估模型和失稳判据模型，可以预测任意变形条件下的金属材料的流变应力、热加工耗散效率和失稳系数，从而实现对任意变形条件下金属材料热加工性能的综合评估。但该申请案仍是采用传统的双曲正弦本构模型，其预测结果的准确度仍有待进一步提高。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种C-Mn-Al高强度钢热变形组织演变机制及热加工性能的确定方法。采用本发明的方法能够更准确地判断C-Mn-Al高强度钢在不同条件下的热变形组织演变机制及热加工性能，对于C-Mn-Al高强度钢热加工工艺的合理制定具有重要的指导意义。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种C-Mn-Al高强度钢热变形组织演变机制及热加工性能的确定方法，该方法包括以下步骤：