动态CCT测试方法与流程

动态cct测试方法
技术领域
1.本发明属于金属材料热力模拟研究领域，具体涉及一种动态cct测试方法。


背景技术：

2.热力模拟实验广泛应用于金属材料热力学研究领域，其中动态cct测试是热力学模拟实验中一项重要的功能，通过该测试可得到变形后材料的过冷奥氏体连续冷却转变温度曲线，即动态cct曲线。
3.目前已有专利或文献中利用gleeble设备测试动态cct曲线时，采用的试样均为ф8
×
12或者ф10
×
15的圆柱体，并对圆柱体试样进行压缩变形，然后在不同冷却速率下进行连续冷却。用gleeble设备进行试验时需要对样品两端施加30
‑
50kg的作用力，相当于在压缩变形试验前的预先作用力，由于普通试样是小圆柱状，在高温阶段热胀冷缩使两端的预作用力变得更大，从而影响相变组织和相变转变温度。
4.同时，试验时需要对试样压紧，试样受力比较大，试样组织不是自由膨胀，导致相变失真；如果减小试样夹持力，加热和冷却温度不稳定，波动大，测得的相变温度也不是很准确。而在连续冷却阶段，gleeble设备的冷却系统为试样和夹具的接触传导和喷水急冷装置，接触传导冷却在高温段冷却速率快，但在低温段冷却速率慢，导致试样最大可控冷却速率有限，无法得到高精确度的测试结果，而喷水急冷装置对试验设备和试样都有很大的伤害，容易引起试样开裂和设备老化或故障。
5.动态cct曲线能为材料的轧制变形和冷却等工艺过程提供技术参数，更准确的cct曲线能给现场工艺带来的很大的效益，因此解决上述问题，得到更准确的动态cct曲线很有必要。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是现有动态cct测试结果精确度较低的问题。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：动态cct测试方法，包括如下步骤：
8.a.制备压缩试样：所述压缩试样为柱状结构，中间段为缩减部，两端为夹持部，在夹持部上靠近缩减部的位置设置有环形导热板；
9.b.装配试样：将膨胀仪架在压缩试样缩减部中间焊接电偶丝的位置，环形导热板与夹具接触；
10.c.试验过程：升温后降至变形温度，然后压缩，压缩后使用气冷装置辅助接触传导冷却以不同冷却速率进行连续冷却，得到温度
‑
膨胀曲线，将温度
‑
膨胀曲线结合变形后试样的金相组织，得到动态cct曲线。
11.上述步骤c中，所述气冷装置包括冷却铜管，铜管一端连接储气装置，另一端进入样品箱指向压缩试样，使冷却气体均匀喷射在压缩试样上。
12.上述铜管直径为13
‑
17mm。
13.上述步骤c中，使用气冷装置辅助水冷连续冷却的冷却速率为0.1
‑
100℃/s。
14.上述步骤c中，以5
‑
20℃/s的速率升温至1000
‑
1200℃，保温2
‑
10min，然后以10
‑
15℃/s的速率降温至变形温度，保温0.5
‑
2min后进行压缩。
15.上述步骤c中，所述气冷装置使用的气体为氩气或者氦气。
16.上述步骤a中，所述缩减部直径为6
‑
12mm，长为12
‑
20mm，长度和直径的比值为0.4
‑
0.66。
17.上述步骤a中，所述夹持部直径为8
‑
20mm，长为15
‑
40mm。
18.上述步骤a中，所述环形导热板外周直径为22
‑
40mm，厚度为2
‑
5mm。
19.本发明的有益效果是：普通试样在实验过程中容易发生接触不良，导致温度波动大，得到的温度点就不准确，进而导致对应的cct曲线上的温度转变点的波动大，降低了cct曲线的准确度。而本发明在装配试样时，用夹具抵住本发明压缩试样设置的环形导热板，两者充分接触，可以提升温度和时间曲线的精度；同时本发明的压缩试样设置了夹持部，在实验进行中可以避免试样两端的夹持力，让试样在高温阶段压缩变形前不受到额外的作用力，从而减少过大的夹持力对材料相变的影响，提高cct曲线的精确度和可信度。
20.本发明通过设置气冷装置，试样变形后以不同冷却速率冷却时向样品室吹入不同流速的氩气或者氦气，通入的冷却气体能均匀的喷射在试样上，满足试验更大范围多种冷却速率的试验要求，得到真实而准确的温度
‑
膨胀曲线，从而得到更准确的动态cct曲线，同时减少了对设备的伤害。
附图说明
21.图1为本发明压缩试样示意图。
22.图2为本发明气冷装置的示意图。
23.图3为实施例冷却速率1℃/s的时间
‑
膨胀曲线。
24.图4为实施例冷却速率2℃/s的时间
‑
膨胀曲线。
25.图5为实施例冷却速率3℃/s的时间
‑
膨胀曲线。
26.图6为实施例冷却速率5℃/s的时间
‑
膨胀曲线。
27.图7为实施例冷却速率1℃/s的金相组织图。
28.图8为实施例冷却速率2℃/s的金相组织图。
29.图9为实施例冷却速率3℃/s的金相组织图。
30.图10为实施例冷却速率5℃/s的金相组织图。
31.图11为实施例绘制的动态cct曲线。
32.图中标记为：1是样品箱，2是冷却铜管，3是夹具，4是压缩试样，4
‑
1是夹持部，4
‑
2是缩减部，4
‑
3是环形导热板。
具体实施方式
33.本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
34.动态cct测试方法，包括如下步骤：
35.a.制备压缩试样4：所述压缩试样4为柱状结构，中间段为缩减部4
‑
2，两端为夹持部4
‑
1，在夹持部4
‑
1上靠近缩减部4
‑
2的位置设置有环形导热板4
‑
3；
36.b.装配压缩试样4：将膨胀仪架在压缩试样4缩减部4
‑
2中间焊接电偶丝的位置，环
形导热板4
‑
3与夹具3接触；
37.c.试验过程：升温后降至变形温度，然后压缩，压缩后使用气冷装置辅助接触传导冷却以不同冷却速率进行连续冷却，得到温度
‑
膨胀曲线，将温度
‑
膨胀曲线结合变形后试样的金相组织，得到动态cct曲线。
38.图1为本发明设计的压缩试样4示意图。
39.为了扩大冷却速率和温度范围，提高准确度，因此优选的是，步骤c中，所述气冷装置包括冷却铜管2，冷却铜管2一端连接储气装置，另一端进入样品箱1指向压缩试样4，使冷却气体均匀喷射在压缩试样4上，冷却铜管2直径为13
‑
17mm。
40.图2为本发明设计的气冷装置示意图。
41.为了得到更准确的实验结果，因此优选的是，步骤c中，以5
‑
20℃/s的速率升温至1000
‑
1200℃，保温2
‑
10min，然后以10
‑
15℃/s的速率降温至变形温度，保温0.5
‑
2min后进行压缩，使用气冷装置辅助水冷连续冷却的冷却速率为0.1
‑
100℃/s。
42.为了得到更好的实验效果，因此更优选的是，上述气冷装置通入的气体为氩气或者氦气。
43.为了得到与gleeble设备更加适配的压缩试样，因此优选的是，步骤a中，所述缩减部4
‑
2直径为6
‑
12mm，长为12
‑
20mm，长度和直径的比值为0.4
‑
0.66；所述夹持部4
‑
1直径为8
‑
20mm，长为15
‑
40mm；所述环形导热板4
‑
3外周直径为22
‑
40mm，厚度为2
‑
5mm。
44.下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
45.实施例
46.采用贝氏体钢做成本发明设计的压缩试样4，压缩试样4为柱状结构；中间段为缩减部4
‑
2，直径为6mm，长为15mm；两端为夹持部4
‑
1，直径为10mm，长为33mm；在夹持部4
‑
1上靠近缩减部4
‑
2的位置设置有环形导热板4
‑
3，环形导热板4
‑
3外周直径为22mm，厚度为3mm；将压缩试样4装配在gleeble 3500上进行热模拟压缩试验。
47.试样以5℃/s的速率升温至1200℃，保温2min，以5℃/s的速率降到变形温度t1，保温30s，然后压缩，压缩完后，开启气冷装置，采用氩气冷却气体均匀喷射在压缩试样4上，以不同冷却速率连续冷却，得到试样压缩后的温度膨胀曲线如图3、4、5和6所示，图3为冷却速率1℃/s的时间
‑
膨胀曲线，图4为冷却速率2℃/s的时间
‑
膨胀曲线，图5为冷却速率3℃/s的时间
‑
膨胀曲线，图6为冷却速率5℃/s的时间
‑
膨胀曲线。
48.将热模拟后的试样再做成金相样，利用laica光学显微镜看组织变化规律如图7、8、9和10所示，图7为冷却速率1℃/s的金相组织图，图8为冷却速率2℃/s的金相组织图，图9为冷却速率3℃/s的金相组织图，图10为冷却速率5℃/s的金相组织图，由图可以看出，冷却速率为1℃/s时金相组织为马氏体和贝氏体，冷却速率为2℃/s时贝氏体减少，金相组织为马氏体和少量贝氏体，随着冷却速率的升高，贝氏体逐渐减少，冷却速率为3℃/s和5℃/s时，金相组织完全转变为马氏体。
49.最后由温度膨胀曲线结合金相组织，绘制得到贝氏体钢的动态cct曲线如图11所示，由图可知，采用本发明方法绘制的动态cct曲线结果与实验过程中观察到的组织变化一致。

技术特征：
1.动态cct测试方法，其特征在于包括如下步骤：a.制备压缩试样(4)：所述压缩试样(4)为柱状结构，中间段为缩减部(4
‑
2)，两端为夹持部(4
‑
1)，在夹持部(4
‑
1)上靠近缩减部(4
‑
2)的位置设置有环形导热板(4
‑
3)；b.装配压缩试样(4)：将膨胀仪架在压缩试样(4)缩减部(4
‑
2)中间焊接电偶丝的位置，环形导热板(4
‑
3)与夹具(3)接触；c.试验过程：升温后降至变形温度，然后压缩，压缩后使用气冷装置辅助水冷以不同冷却速率进行连续冷却，得到温度
‑
膨胀曲线，将温度
‑
膨胀曲线结合变形后试样的金相组织，得到动态cct曲线。2.根据权利要求1所述的动态cct测试方法，其特征在于：步骤c中，所述气冷装置包括冷却冷却铜管(2)，冷却铜管(2)一端连接储气装置，另一端进入样品箱(1)指向压缩试样(4)，使冷却气体均匀喷射在压缩试样(4)上。3.根据权利要求2所述的动态cct测试方法，其特征在于：冷却铜管(2)直径为13
‑
17mm。4.根据权利要求1所述的动态cct测试方法，其特征在于：步骤c中，使用气冷装置辅助水冷连续冷却的冷却速率为0.1
‑
100℃/s。5.根据权利要求1所述的动态cct测试方法，其特征在于：步骤c中，以5
‑
20℃/s的速率升温至1000
‑
1200℃，保温2
‑
10min，然后以10
‑
15℃/s的速率降温至变形温度，保温0.5
‑
2min后进行压缩。6.根据权利要求1所述的动态cct测试方法，其特征在于：步骤c中，所述气冷装置使用的气体为氩气或者氮气。7.根据权利要求1所述的动态cct测试方法，其特征在于：步骤a中，所述缩减部(4
‑
2)直径为6
‑
12mm，长为12
‑
20mm，长度和直径的比值为0.4
‑
0.66。8.根据权利要求1所述的动态cct测试方法，其特征在于：步骤a中，所述夹持部(4
‑
1)直径为8
‑
20mm，长为15
‑
40mm。9.根据权利要求1所述的动态cct测试方法，其特征在于：步骤a中，所述环形导热板(4
‑
3)外周直径为22
‑
40mm，厚度为2
‑
5mm。
技术总结
本发明公开了一种动态CCT测试方法，属于金属材料热力模拟研究领域。动态CCT测试方法，包括如下步骤：a.制备压缩试样；b.装配试样；c试验过程：升温后降至变形温度，然后压缩，压缩后使用气冷装置辅助接触传导冷却以不同冷却速率进行连续冷却，得到温度


技术研发人员：杨小琴 邢远 杨旭 蔡晓文
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：2021.03.25
技术公布日：2021/6/29