本發(fā)明具體涉及利用應(yīng)變誘導(dǎo)裂紋（sico）優(yōu)化可鍛造性最佳溫度范圍的方法。屬于鋼鐵物理熱模擬分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

可鍛造性加工溫度是根據(jù)金屬材料的高溫?zé)崴苄詠碇贫ǖ?，即鋼在恒溫下，以一定的?yīng)變速率拉伸直至試樣發(fā)生頸縮并被拉斷，然后測量斷面收縮率隨著溫度的變化曲線來表征塑性的高低。而一般金屬材料在650℃～熔點范圍內(nèi)的高溫?zé)崴苄杂腥齻€脆性溫度區(qū)間，其中第二脆性溫度區(qū)間約在900～1200℃，但由于現(xiàn)在煉鋼水平的提高，鋼中影響脆性的夾雜物，o、s含量等控制的很好，測得的第二脆性溫度區(qū)間很小，甚至沒有第二脆性溫度區(qū)間，即1000℃左右都是鋼的塑性區(qū)，但制定鍛造工藝時仍然可能會出現(xiàn)表面和內(nèi)部的細(xì)微裂紋，導(dǎo)致大量鍛件報廢，這種確定鍛造溫度范圍的方法已經(jīng)無法完全滿足需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種利用應(yīng)變誘導(dǎo)裂紋sico優(yōu)化可鍛造性最佳溫度范圍的方法，sico是一種測取材料可加工性數(shù)據(jù)的快速高效的方法，它是指straininducecrackopening，即應(yīng)變誘導(dǎo)裂紋產(chǎn)生，將一個圓棒試樣夾在一對銅夾具中間，其自由跨度為直徑的3～4倍。試樣在壓縮變形前被加熱到一個預(yù)期溫度，變形參數(shù)可以模擬現(xiàn)場鍛造工藝，當(dāng)試樣被壓縮時，在試樣中間跨度材料的強度較低，將向外鼓肚凸起發(fā)生環(huán)狀應(yīng)變，當(dāng)破裂極限被超越時，裂紋就出現(xiàn)在鼓肚的圓周上，記錄產(chǎn)生裂紋所需要的最小應(yīng)變。通過產(chǎn)生裂紋所需的應(yīng)變與溫度的關(guān)系曲線，再結(jié)合熱拉伸得到的熱塑性數(shù)據(jù)來確定最佳可鍛造性溫度區(qū)間，sico試驗更加符合實際鍛造情況，這對克服高溫?zé)崴苄詼囟确秶^寬的缺點以及防止和預(yù)判熱加工裂紋更具有重要意義。

具體的技術(shù)方案為：一種應(yīng)變誘導(dǎo)裂紋（sico）優(yōu)化可鍛造性最佳溫度范圍的方法，將試樣安裝在試驗機的真空腔內(nèi)，兩端用夾具夾好，編程設(shè)定形變過程的參數(shù)，在高真空條件下，采用電阻加熱的方法升溫至變形溫度，然后對試樣軸向施加壓縮，應(yīng)變達(dá)到一定量時表面產(chǎn)生裂紋，根據(jù)實驗采集的數(shù)據(jù)來分析計算，并繪制出圓周應(yīng)力-圓周應(yīng)變曲線，以及表面開裂所需應(yīng)變與變形溫度的關(guān)系曲線；

利用熱拉伸試驗測量材料塑性隨著不同溫度的變化規(guī)律，一般在650℃～熔點范圍內(nèi)，每隔50℃取一個點，進(jìn)行高溫恒溫拉伸，拉斷后測量并計算斷面收縮率來表征材料的塑性，繪制斷面收縮率隨著溫度變化的曲線，然后獲得可鍛造性溫度范圍；最后利用表面開裂所需應(yīng)變與變形溫度的關(guān)系曲線優(yōu)化可鍛造性溫度范圍。

優(yōu)選地，表面開裂所需應(yīng)變與變形溫度的關(guān)系曲線中，變形溫度的試驗范圍與可鍛造性溫度范圍一致。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明克服了高溫?zé)崴苄詼囟确秶^寬的缺點，提高鍛造的成材率，降低鍛造的失敗率有重要意義，以及防止和預(yù)判熱加工裂紋具有重要意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中試樣夾持裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中試樣測試前溫度梯度；

圖3為本發(fā)明實施例中試樣測試后溫度梯度；

圖4為本發(fā)明實施例中圓周應(yīng)力—圓周應(yīng)變曲線；

圖5為本發(fā)明實施例中熱拉伸測試和sico測試數(shù)據(jù)對比。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

將加工合格的試樣用銅夾具夾好，安裝在試驗機的真空腔內(nèi)，如圖1，編程設(shè)定形變過程的參數(shù)。當(dāng)真空度達(dá)到1.0×10^-3torr以下時，采用電阻直接加熱的方式升溫，在sico測試中，試樣中存在一個軸向溫度梯度，以致在夾具之間中間部位出現(xiàn)最高溫度，如圖2。然后試樣軸向施加壓縮，由于溫度梯度導(dǎo)致的強度變化，非一致形變會使試樣出現(xiàn)明顯的鼓形形變，如圖3。而在鼓形區(qū)會出現(xiàn)二次張力，在試樣的圓周上達(dá)到最大值。測量并記錄圓周應(yīng)力和應(yīng)變。試樣表面的二次張力的數(shù)值不能直接測量，但可以通過試樣的初始直徑、最大瞬時直徑、瞬時力和最大瞬時截面面積來計算圓周應(yīng)力與圓周應(yīng)變，其中圓周應(yīng)變計算如下：

這里：

εhoop=圓周應(yīng)變

d0=試樣初始直徑

dimax=最大瞬時直徑

并且圓周應(yīng)力計算如下：

從sico測試中可以采集的數(shù)據(jù)繪制圓周應(yīng)力-圓周應(yīng)變圖，如圖4，導(dǎo)致二次張力表面裂紋或開裂開始出現(xiàn)的圓周應(yīng)變值。在sico測試中，如果試樣承受較大的圓周應(yīng)變而不出現(xiàn)二次張力表面裂紋，則具有較好的可鍛造性。

而熱拉伸試驗是測量材料塑性隨著不同溫度的變化規(guī)律。一般在650℃~熔點范圍內(nèi)，每隔50℃取一個點，進(jìn)行高溫恒溫拉伸，拉斷后測量并計算斷面收縮率來表征材料的塑性，繪制斷面收縮率隨著溫度變化的曲線。

將sico測試所得的結(jié)果和高溫?zé)崴苄詳?shù)據(jù)如圖5進(jìn)行對比，可以更好的確定鍛造的最佳溫度范圍，從熱拉伸測試中得到的數(shù)據(jù)顯示較好地可鍛造性出現(xiàn)在1050℃到1200℃溫度范圍內(nèi)，而在1100℃鍛造時，內(nèi)部仍會出現(xiàn)細(xì)微裂紋，大量鍛件不得不報廢。對鋼種進(jìn)行sico測試后結(jié)果顯示最佳區(qū)域比先前的小得多，大約在1130℃到1200℃左右。同時考慮熱拉伸和sico試驗的結(jié)果，最佳可鍛造性溫度范圍大概在1130~1200℃左右，再考慮鍛造時材料的組織與性能等因素，鍛造溫度定在1150℃，可避免內(nèi)部細(xì)微裂紋的產(chǎn)生。

本發(fā)明利用應(yīng)變誘導(dǎo)裂紋對可鍛造性最佳溫度進(jìn)行優(yōu)化，可精確鋼材的鍛造溫度，降低報廢率，提高鍛造質(zhì)量。

除上述實施例外，本發(fā)明還包括有其他實施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種應(yīng)變誘導(dǎo)裂紋（SICO）優(yōu)化可鍛造性最佳溫度范圍的方法，其特征在于：將試樣安裝在試驗機的真空腔內(nèi)，兩端用夾具夾好，編程設(shè)定形變過程的參數(shù)，在高真空條件下，采用電阻加熱的方法升溫至變形溫度，然后對試樣軸向施加壓縮，應(yīng)變達(dá)到一定量時表面產(chǎn)生裂紋，根據(jù)實驗采集的數(shù)據(jù)來分析計算，并繪制出圓周應(yīng)力?圓周應(yīng)變曲線，以及表面開裂所需應(yīng)變與變形溫度的關(guān)系曲線；而后優(yōu)化可鍛造性溫度范圍。本發(fā)明克服了高溫?zé)崴苄詼囟确秶^寬的缺點，提高鍛造的成材率，降低鍛造的失敗率有重要意義，以及防止和預(yù)判熱加工裂紋具有重要意義。

技術(shù)研發(fā)人員：倪磊;錢剛;阮小江;許曉紅;白云;范海東;孫以春;周莉萍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江陰興澄特種鋼鐵有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.15
技術(shù)公布日：2017.08.22