[发明专利]连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法有效

专利信息
申请号: 202010088411.6 申请日: 2020-02-12
公开(公告)号: CN111208016B 公开(公告)日: 2021-02-26
发明(设计)人: 祭程;朱苗勇;李国梁 申请(专利权)人: 东北大学
主分类号: G01N3/18 分类号: G01N3/18
代理公司: 沈阳东大知识产权代理有限公司 21109 代理人: 马海芳
地址: 110819 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 连铸坯 表面 裂纹 扩展 临界 应变 测定 及其 预测 方法
【权利要求书】:

1.一种连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:制备拉伸试样

根据待测定的连铸坯成分,将连铸坯制成拉伸试样;

步骤2:确定连铸过程中表面温度变化范围与应力应变变化范围

建立三维热/力耦合模型,模拟在连铸过程中,连铸坯传热、变形情况,得到浇铸全流程连铸坯表面应变连续演变云图,确定应变集中位置,从而得到应变集中处的局部应变云图与局部温度云图,确定应变集中处对应的测试温度范围,并在该测试温度范围内选择多个温度作为测试温度;

步骤3:测试不同温度下表面裂纹扩展的临界应变

(1)根据步骤2确定的测试温度,对将步骤1制成的拉伸试样,在测试温度下,进行动态热力学模拟试验,得到不同测试温度下拉断试样的应力-应变曲线;根据不同测试温度下拉断试样的应力-应变曲线,确定各个测试温度的应力峰值所对应的应变,并将其确定为初步裂纹扩展临界应变;

(2)在步骤2确定的测试温度下,对拉伸试样进行不同应变量的动态热力学模拟试验,得到拉伸后的试样;将拉伸后的试样的裂纹扩展情况进行显微组织观察,根据裂纹是否扩展及扩展裂纹深度,确定此温度条件下连铸坯表面裂纹扩展的临界应变;通过几个测试温度对应的连铸坯表面裂纹扩展的临界应变,进行线性拟合,从而得到测试温度范围内对应的连铸坯表面裂纹扩展的临界应变。

2.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法,其特征在于,所述的步骤1中,拉伸试样的结构包括第一端部、第二端部、中间部和第一连接部和第二连接部,第一端部和第二端部设置在拉伸试样两端,第一端部通过第一连接部和中间部的一端连接,中间部的另一端通过第二连接部和设置在另一端的第二端部连接;所述的中间部设置有凹口,凹口位于中间部相对的两侧,凹口的角度为1-50°,深度为1mm。

3.根据权利要求2所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法,其特征在于,所述的拉伸试样长度为140mm,第一端部和第二端部的长度均为10mm,直径为18mm,第一连接部和第二连接部的直径为10mm,中间部的长度为10mm,直径为8mm。

4.根据权利要求2所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法,其特征在于,所述的第一连接部和中间部的连接处设置有45°的倒角,第二连接部和中间部的连接处设置有45°的倒角。

5.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法,其特征在于,所述的步骤3(2)中,不同应变量的动态热力学模拟试验,是以应变速率一定,改变拉伸时间,进行的不同应变量的动态热力学模拟试验。

6.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法,其特征在于,所述的步骤3(2)中,不同应变量为初步裂纹扩展临界应变,以及初步裂纹扩展临界应变±10~50%下的应变。

7.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法,其特征在于,包括权利要求1-6任意一项所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法的步骤1~3,还包括:

步骤4:确定铸坯表面裂纹发生概率

根据步骤2给出的铸坯表面温度与应力应变连续变化条件,结合步骤3得出的不同温度下表面裂纹扩展临界应变,确定浇铸全程角部裂纹萌生概率,从而指导生产。

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