一種促進大尺寸工件晶粒細化的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種促進大尺寸工件晶粒細化的方法，包括：將大尺寸工件加熱至相變溫度以上后冷卻，在冷卻過程中對所述大尺寸工件施加使所述大尺寸工件內(nèi)部產(chǎn)生彈性變形但不產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力至所述大尺寸工件相變結(jié)束。本發(fā)明將大尺寸工件加熱至相變溫度以上后冷卻，在冷卻過程中施加使所述大尺寸工件內(nèi)部產(chǎn)生彈性變形但不產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力至所述大尺寸工件相變結(jié)束。該應(yīng)力使得大尺寸工件內(nèi)部產(chǎn)生彈性畸變能，從而對相變產(chǎn)生影響，促進內(nèi)部生核，增加形核幾率，促進生成細小的晶粒。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的方法能夠有效促進大尺寸工件生成細小的晶粒，提高工件的沖擊性能。
【專利說明】
一種促進大尺寸工件晶粒細化的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種促進大尺寸工件晶粒細化的方法。 【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的日益進步，對金屬材料的性能提出更高的要求。但材料在特定的生產(chǎn)條件下有獨特的顯微組織，也就是不同材料有自己的性能極限。目前生產(chǎn)過程中為了獲得細小的組織，多采用加大相變驅(qū)動力的方式進行，而一般加大相變驅(qū)動力的方法主要有:增加母相內(nèi)部缺陷密度和增加過冷度;工件內(nèi)部缺陷的密度會在進入急速冷卻之前降低，內(nèi)部密度逐漸降低；而增加過冷度對于大尺寸工件來講并不太容易實現(xiàn)。一般的大尺寸工件都是作為結(jié)構(gòu)件，用于傳輸動力，多用在非常關(guān)鍵、重要的部位，其內(nèi)部組織的細化顯得尤為重要。因此，有必要開發(fā)一種能夠促進大尺寸工件晶粒細化的新工藝，使得處于關(guān)鍵位置的尺寸工件能夠獲得更加細化的組織，具備穩(wěn)定的性能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種促進大尺寸工件晶粒細化的方法，本發(fā)明提供的方法能夠有效促進大尺寸工件生成細小的晶粒，提高工件的沖擊性能。
[0004]本發(fā)明提供了一種促進大尺寸工件晶粒細化的方法，包括:
[0005]將大尺寸工件加熱至相變溫度以上后冷卻，在冷卻過程中對所述大尺寸工件施加使所述大尺寸工件內(nèi)部產(chǎn)生彈性變形但不產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力至所述大尺寸工件相變結(jié)束。
[0006]本發(fā)明將大尺寸工件加熱至相變溫度以上后冷卻，在冷卻過程中施加使所述大尺寸工件內(nèi)部產(chǎn)生彈性變形但不產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力至所述大尺寸工件相變結(jié)束。該應(yīng)力使得大尺寸工件內(nèi)部產(chǎn)生彈性畸變能，從而對相變產(chǎn)生影響，促進內(nèi)部生核，增加形核幾率， 促進生成細小的晶粒。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的方法能夠有效促進大尺寸工件生成細小的晶粒，提尚工件的沖擊性能。
[0007]具體而言，所述應(yīng)力為壓應(yīng)力或拉應(yīng)力。
[0008]本發(fā)明首先將大尺寸工件加熱至相變點以上溫度然后冷卻，例如，當所述大尺寸工件為鈦合金，將其加熱至1250 °C?750 °C后冷卻；所述大尺寸工件為鋼材，將其加熱至 1250°C?820°C后冷卻。在本發(fā)明中，優(yōu)選以20?350°C/s的速度加熱至相變點以上溫度。在本發(fā)明中，所述冷卻可以為自然冷卻，也可以為控制冷卻，控制冷卻時，冷卻速度優(yōu)選為2? 14°C/s〇
[0009]在冷卻過程中，對大尺寸工件施加應(yīng)力使工件內(nèi)部產(chǎn)生彈性變形而不產(chǎn)生塑性變形直至相變結(jié)束，該應(yīng)力盡可能的大，但是不能使工件產(chǎn)生塑性變形，即該應(yīng)力不能大于工件的屈服應(yīng)力，在相變過程中該應(yīng)力也不能大于新相的屈服應(yīng)力。
[0010]在一個具體實施例中，所述大尺寸工件為合金鋼X100,以20?350°C/s的速度加熱至1000?1350°C后以2?14°C/s的速度冷卻，在冷卻過程中施加50MPa的壓應(yīng)力直至相變結(jié)束。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的方法能夠有效促進大尺寸工件生成細小的晶粒，提高工件的沖擊性能?！靖綀D說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例1提供的試樣的金相組織圖；
[0012]圖2為本發(fā)明實施例2提供的試樣的金相組織圖；
[0013]圖3為本發(fā)明實施例3提供的試樣的金相組織圖；
[0014]圖4為本發(fā)明實施例1?12制備的試樣的沖擊性能；
[0015]圖5為本發(fā)明實施例13不施加應(yīng)力、自然冷卻獲得的試樣的金相組織圖；
[0016]圖6為本發(fā)明實施例13施加30MPa壓應(yīng)力、自然冷卻獲得的試樣的金相組織圖； [〇〇17]圖7為本發(fā)明實施例13施加50MPa壓應(yīng)力、自然冷卻獲得的試樣的金相組織圖；
[0018]圖8為本發(fā)明實施例13制備的試樣的沖擊性能?！揪唧w實施方式】
[0019]實施例1?3
[0020]試驗材料為合金鋼X100,試樣尺寸:55*10*10mm，以加300°C/s的速度加熱到1350 °C，然后以12°C/s的速度冷卻，在相變溫度之前，分別不施加應(yīng)力、施加30MPa的壓應(yīng)力和施加50MPa的壓應(yīng)力，直至相變完成，然后空冷。
[0021]結(jié)果參見圖1、圖2和圖3,圖1為本發(fā)明實施例1提供的試樣的金相組織圖，圖2為本發(fā)明實施例2提供的試樣的金相組織圖，圖3為本發(fā)明實施例3提供的試樣的金相組織圖。由圖1、圖2和圖3可知，本發(fā)明提供的方法能夠有效細化晶粒。
[0022]實施例4?12
[0023]與實施例1的差別在于，冷卻方式分別為自然冷卻、以3°C/s的速度冷卻，以8°C/s 的速度冷卻。[〇〇24]分別測試實施例1?12制備的試樣的沖擊性能，結(jié)果參見圖4,圖4為本發(fā)明實施例 1?12制備的試樣的沖擊性能。由圖4可知，本發(fā)明提供的方法能夠增加工件的沖擊韌性。
[0025] 實施例13[〇〇26] 試驗材料為45號鋼，試樣尺寸:55*10*10mm，在熱模擬試驗機上以15°C/s的加熱速率加熱到980°C，保溫3min，然后以不同冷卻速率冷卻，在相變溫度之前施加不同的壓應(yīng)力， 直至相變完成，然后空冷。
[0027]結(jié)果參見圖5、圖6、和圖7,圖5為本發(fā)明實施例13不施加應(yīng)力、自然冷卻獲得的試樣的金相組織圖，圖6為本發(fā)明實施例13施加30MPa壓應(yīng)力、自然冷卻獲得的試樣的金相組織圖，圖7為本發(fā)明實施例13施加50MPa壓應(yīng)力、自然冷卻獲得的試樣的金相組織圖。[〇〇28]測試實施例13制備的試樣的沖擊性能，結(jié)果參見圖8,圖8為本發(fā)明實施例13制備的試樣的沖擊性能。由圖8可知，本發(fā)明提供的方法能夠增加工件的沖擊韌性。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種促進大尺寸工件晶粒細化的方法，包括:將大尺寸工件加熱至相變溫度以上后冷卻，在冷卻過程中對所述大尺寸工件施加使所 述大尺寸工件內(nèi)部產(chǎn)生彈性變形但不產(chǎn)生塑性變形的應(yīng)力至所述大尺寸工件相變結(jié)束。2 ?根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)力為壓應(yīng)力或拉應(yīng)力。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述大尺寸工件為鈦合金，將其加熱至 1250°C?750°C后冷卻。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述大尺寸工件為鋼材，將其加熱至 1250°C?820°C后冷卻。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述大尺寸工件為合金鋼X100。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以20?350°C/s的速度加熱至1000?1350r。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，以2?14°C/s的速度冷卻。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，施加50MPa的壓應(yīng)力。
【文檔編號】C21D8/00GK106086347SQ201610764716
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月30日
【發(fā)明人】李紅斌, 鄭小平, 魏英立, 宋進英, 田亞強, 陳連生
【申請人】華北理工大學