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專利名稱：一種空冷狀態(tài)下的金屬相變特征數(shù)值的判定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種空冷狀態(tài)下的金屬相變特征數(shù)值的判定方法，原理屬于金相學(xué)，應(yīng)用于冶金生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
目前判定空冷狀態(tài)的相變特征值都是根據(jù)熱模擬機(jī)測(cè)定的CCT曲線，這種方法成本高，且在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性。第一，CCT曲線所測(cè)得的數(shù)據(jù)是在特定的各種恒速冷卻條件下得到的，而實(shí)際生產(chǎn)中金屬的冷卻是非恒定冷速過程。金屬在高溫區(qū)，冷卻速度大。在低溫區(qū)，冷卻速度小。由于相變潛熱釋放的影響，實(shí)際冷卻過程的溫度變化更為復(fù)雜。第二，用于CCT曲線測(cè)定的試樣化學(xué)成分是固定單一的，但在實(shí)際生產(chǎn)中，即便是生產(chǎn)同一鋼種，不同爐的化學(xué)成分也存在一定波動(dòng)，單一成分的CCT曲線無法適應(yīng)成分波動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用。第三，在施加的形變道次和形變程度方面，熱模擬實(shí)驗(yàn)無法真正體現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)狀況，所以，實(shí)際生產(chǎn)過程中的形變道次和形變程度等參數(shù)對(duì)相變的影響，CCT曲線不能完全反映出來。由于熱模擬實(shí)驗(yàn)參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參數(shù)的差異，造成實(shí)際工況下軋件的相變開始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)及相變持續(xù)時(shí)間與動(dòng)態(tài)CCT曲線中的特征值之間存在偏差。因此，CCT曲線判定實(shí)際相變特征值并不準(zhǔn)確。
空冷狀態(tài)下的金屬相變特征數(shù)值的判定方法，可以克服上述缺點(diǎn)并可達(dá)到1.對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中金屬的相變開始溫度和相變結(jié)束溫度進(jìn)行準(zhǔn)確判定。
2.對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中金屬相變持續(xù)時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確判定。

發(fā)明內(nèi)容
通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)金屬空冷過程的溫度-時(shí)間曲線，如圖1所示。金屬在冷卻過程中如果沒有相變潛熱的影響，金屬通過輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)等方式散熱，其冷卻速度會(huì)隨金屬溫度的降低而減緩，即隨時(shí)間的延長逐漸降低，冷卻時(shí)間越長，金屬的冷速變化就越緩慢，冷速越接近于0，這種冷卻速度的變化趨勢(shì)可以用指數(shù)函數(shù)表達(dá)，用指數(shù)函數(shù)在瞬時(shí)冷卻速率-時(shí)間曲線圖上可以擬合這種趨勢(shì)。金屬在空冷過程中發(fā)生相變，相變潛熱的釋放將影響金屬冷卻速度，使實(shí)際冷卻速度曲線偏離指數(shù)函數(shù)曲線。以40Crφ50圓鋼為例，如圖2所示，整個(gè)偏離區(qū)間就是金屬對(duì)應(yīng)的整個(gè)相變區(qū)。偏離區(qū)的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)相變的開始和結(jié)束點(diǎn)。相變過程的開始和結(jié)束點(diǎn)確定后，結(jié)合圖1所示的溫度-時(shí)間曲線，可以精確的確定相變開始和相變結(jié)束溫度和持續(xù)時(shí)間。


圖1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的空冷狀態(tài)下不同規(guī)格圓鋼的溫降曲線其中1——40Crφ50圓鋼空冷時(shí)的溫降曲線2——40Crφ45圓鋼空冷時(shí)的溫降曲線3——40Crφ40圓鋼空冷時(shí)的溫降曲線4——40Crφ34圓鋼空冷時(shí)的溫降曲線5——40Crφ25圓鋼空冷時(shí)的溫降曲線6——40Crφ20圓鋼空冷時(shí)的溫降曲線圖240Crφ50瞬時(shí)冷卻速率-時(shí)間曲線及擬合的指數(shù)函數(shù)曲線其中7——指數(shù)函數(shù)曲線8——瞬時(shí)冷速-時(shí)間關(guān)系曲線圖3對(duì)40Crφ50空冷過程中的相變特征值的判定結(jié)果其中9——φ50圓鋼空冷過程溫降曲線，相變前冷速1.17℃/S10——相變開始點(diǎn)溫度686℃11——相變結(jié)束點(diǎn)溫度為631℃
具體實(shí)施例方式將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的如圖1中曲線1-6所示的金屬冷卻過程的溫度-時(shí)間曲線轉(zhuǎn)換成圖2中7所示的冷卻速率-時(shí)間曲線，然后將冷卻速率-時(shí)間曲線中偏離指數(shù)函數(shù)規(guī)律的區(qū)域去除，并用指數(shù)函數(shù)曲線擬合成圖2中的曲線8。將得到的指數(shù)函數(shù)曲線再重合到原來的冷卻速率-時(shí)間曲線上，偏出指數(shù)函數(shù)曲線的點(diǎn)即相變開始點(diǎn)，偏入指數(shù)函數(shù)曲線的點(diǎn)即相變結(jié)束點(diǎn)，兩點(diǎn)間間隔的時(shí)間即相變持續(xù)時(shí)間。通過得到的相變開始及結(jié)束時(shí)刻點(diǎn)，結(jié)合圖3所示的溫度-時(shí)間曲線即可判定出相應(yīng)的相變開始溫度和結(jié)束溫度，如圖3中10、11對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)和相應(yīng)溫度。
權(quán)利要求
1.一種空冷狀態(tài)下的金屬相變特征數(shù)值的判定方法。其特征在于所述方法包括下列步驟a.曲線轉(zhuǎn)換將金屬空冷過程的溫度-時(shí)間曲線轉(zhuǎn)化為冷卻速率-時(shí)間曲線；b.曲線擬合去除冷卻速率-時(shí)間曲線中偏離指數(shù)曲線的區(qū)域的數(shù)據(jù)點(diǎn)，將剩余數(shù)據(jù)點(diǎn)用指數(shù)函數(shù)曲線擬合；c.相變時(shí)刻的判定將得到的指數(shù)函數(shù)曲線重合到原來的冷卻速率-時(shí)間曲線中，并判定出偏離區(qū)域的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)；d.相變特征值的判定找到溫度-時(shí)間曲線中對(duì)應(yīng)的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，判定出相變開始溫度、結(jié)束溫度和相變持續(xù)時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的空冷狀態(tài)下的金屬相變特征數(shù)值的判定方法，其特征在于溫度-時(shí)間曲線繪制依據(jù)為10組實(shí)測(cè)溫降數(shù)據(jù)的平均值。
3.如權(quán)利要求1所述的空冷狀態(tài)下的金屬相變特征數(shù)值的判定方法，其特征在于冷卻速率曲線偏出、偏入指數(shù)函數(shù)曲線的交叉點(diǎn)為相變開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的空冷狀態(tài)下的金屬相變特征數(shù)值的判定方法，其特征在于在溫度-時(shí)間曲線中通過相變開始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻判定相變開始溫度和結(jié)束溫度及持續(xù)時(shí)間。
全文摘要
一種空冷狀態(tài)下的金屬相變特征數(shù)值的判定方法，屬于冶金生產(chǎn)領(lǐng)域。用于空冷狀態(tài)下的金屬相變開始溫度、結(jié)束溫度、相變持續(xù)時(shí)間的判定，為控制冷卻工藝制定提供依據(jù)。該方法將溫降曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得到不同時(shí)刻的瞬時(shí)冷卻速率，繪制出相應(yīng)的冷卻瞬時(shí)速度－時(shí)間圖。利用金屬發(fā)生組織轉(zhuǎn)變時(shí)相變潛熱釋放引起金屬的冷卻溫度和冷卻速度發(fā)生變化的特性，根據(jù)冷卻速率曲線畸變特征點(diǎn)與實(shí)際工況下的金屬相變開始和結(jié)束溫度以及相變持續(xù)時(shí)間的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過瞬時(shí)冷速－時(shí)間曲線進(jìn)行相變開始和相變結(jié)束溫度和持續(xù)時(shí)間的判定。優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確反映空冷態(tài)金屬相變特征值，簡(jiǎn)單易行、成本極低。
文檔編號(hào)G01N25/02GK1908639SQ20061010674
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者陳連生, 齊建軍, 席軍良, 梁枚 申請(qǐng)人:河北理工大學(xué)