一种对压缩试样进行急速水淬的试验方法

摘要

本发明公开了一种对压缩试样进行急速水淬的试验方法，包括以下步骤：试验前卸下试验舱门上的保护装置，插入对应的插槽内；安装好试样后，试验舱重复抽真空、充填过程，充填惰性气体，保证最终充填气体压力为－5inHg；编制程序时，在常规试验结束后使热模拟试验机压头后退2-4mm，并确定总运行时间t；启动热模拟试验机，待运行时间进行到（t－10）s时，打开试验舱上的放气阀，放气至常压；打开试验舱门，立即将试样放至盛有水的烧杯中，完成淬火试验。本发明试验成本低、操作简单，不会对设备造成任何伤害，试验结果的准确性和操作者的工作效率高。本发明适用于在Gleeble3800热模拟试验机上进行急速水淬的试验。

说明书

技术领域

本发明属于热模拟物理试验领域，更具体地，本发明涉及一种在Gleeble3800热模拟试验机上对压缩试样进行急速水淬的试验方法。

背景技术

    随着热模拟试验机功能的不断开发，绝大多数材料的物理冶金过程得以在热模拟试验机上得以再现，并能为研究人员提供大量所需的试验数据。但对于某些特殊试验，仅凭试验数据进行分析是不够的，还需要了解高温下材料的组织形态等相关信息。目前，急速淬火是一种最有效、最常用的方法。热模拟试验机虽然提供了相应的淬火设备，但设备操作烦杂，且冷却速度慢（800-500℃左右时最大冷速为50℃/s），无法完全得到试验要求的马氏体淬火组织，影响试验结果分析。如果直接喷水冷却，一方面容易淬裂砧子造成设备损坏，另一方面需花费大量时间（大于4小时）用于清理试验腔，而且极容易导致真空系统失灵，影响设备的正常使用。如能通过简单的设备改造，优化试验过程，在不损坏设备的前提下就能完成急速水淬，这将极大地提高热模拟试验机操作者的工作效率。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种对压缩试样进行急速水淬的试验方法，该方法在于不增加任何设备的基础上，在Gleeble3800试验机上进行急速水淬的试验，试验成本低、操作简单，不会对设备造成任何伤害，试验结果的准确性和操作者的工作效率高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种对压缩试样进行急速水淬的试验方法，其特征在于该方法包括以下操作步骤：

（1）试验前卸下试验舱门上的保护装置，插入对应的插槽内；这样在试验完成后，打开试验舱门时，能够及时打开舱门，保证在最短时间内完成淬火，提高试验数据的准确性。

（2）安装好试样后，试验舱重复抽真空、充填过程，充填惰性气体，保证最终充填气体压力为－5inHg；

（3）编制试验程序时，在常规试验结束后使热模拟试验机压头后退2-4mm，并确定总运行时间t；增加压头后退2-4mm，主要是方便打开试验舱门后，尖嘴钳把试样从压头上取下。

（4）启动热模拟试验机，待运行时间进行到（t－t₀）s时，打开试验舱上的放气阀，放气至常压；t₀为试验舱从－5inHg放气至常压的时间；在运行时间进行到（t－t₀）s时，打开试验舱上的放气阀，主要是为了打开舱门，t₀为10s，而10s为试验舱从－5inHg放气至常压的时间。

（5）打开试验舱门，立即将试样放至盛有水的烧杯中，完成淬火试验，在保证淬火质量的同时，试验舱不被淬火介质污染。

本发明设置步骤（2）中的重复抽真空－充填主要是保证试样不被氧化，同时试验舱内外压力差平衡，也有利于提高试验数据的准确性。最终充填气体压力设置为－5mmHg左右，主要因为设置过大，会延长步骤（4）的放气时间，导致试样被过度氧化；过小，则容易导致试样舱门压力不足，导致漏气。

    本发明具有如下优点：

（1）利用本发明所述的试验方法进行试验时，不需要添加其它配件，试验成本低。

（2）本发明所述的试验方法操作简单，不会对设备造成任何伤害，而且省去了试验舱清理环节，工作效率提高5倍以上。

（3）利用本发明所述的试验方法进行试验时，试样平均冷却速度可达250℃/s以上（1000℃至室温），试验结果准确性高。

本发明在不损坏设备的前提下就能完成压缩试样急速水淬试验，不会对设备造成任何伤害，工作效率可提高5倍以上，且试样平均冷却速度可达250℃/s以上（1000℃至室温），试验结果准确性高。本发明适用于在Gleeble3800热模拟试验机上进行急速水淬的试验。

附图说明

图1为实施例1获得的奥氏体晶粒图。

图2为实施例2获得的奥氏体晶粒图。

图3为实施例3获得的奥氏体晶粒图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明涉及的一种在Gleeble3800热模拟试验机上对压缩试样进行急速水淬的试验方法作进一步详细描述。

试验要求通过观察奥氏体晶粒度来判断变形温度对奥氏体动态再结晶的影响。要想观察到较为清晰的奥氏体晶粒，必须采用急速水淬的方法。试验钢种为E36，试样尺寸为Φ10×15mm圆柱体试样，模拟工艺为：先以10℃/s的速度加热至1250℃，保温600s，使合金元素充分固溶，然后以2℃/s的速度冷却至试验温度（分别1000℃，950℃和900℃），保温30s(主要是为了使温度均匀)后进行压缩，预变形量为0.8，变形速率分别为1s^-1，变形完后急速水淬。利用Gleeble3800设备自带的TAB程序按工艺编制试验程序后，进行如下步骤：

（1）试验前卸下试验舱门上的保护装置，然后插入对应的插槽内；

（2）试样安装好后，试验舱重复抽真空－充填过程三次，充填气体为惰性气体，并保证最终充填气体压力为－5inHg；

（3）在设定好的程序结尾加一条使压头后退3mm的语句，并计算程序总运行时间t，如表1。

（4）启动设备，运行程序，待待运行时间进行到（t－10）s时，打开试验舱上的放气阀，放气至常压；t₀为试验舱从－5inHg放气至常压的时间；t₀取10s。

（5）打开试验舱门，待试验程序结束后，立即用尖嘴钳直接夹持试样至装有水的烧杯中，完成淬火试验。

试验过程中由专人记录本发明执行过程中的打开气阀时间，淬火开始温度，淬火时间和单个试验完成的总时间等数据，见表1。

表1

实施例淬火温度,℃程序运行总时间,s打开气阀时间,s淬火开始温度,℃试样淬至室温所需时间,s平均冷速,℃/s试验完成时间,min110008818719733.32893129509068969283.12933339009319218873.128028

从上表可以看出，实施例完全按照本发明的步骤执行，且平均冷速大于280℃/s，达到了急速水淬的目的。单个试验完成所需时间约为30min，远远小于传统淬火试验所需的4h，工作效率提高了7倍。

对试样进行金相观察，其微观组织为典型的淬火组织－板条马氏体，用苦味酸腐蚀后可观察到明显的奥氏体晶界，见图1，图2和图3，图1为实施例1获得的奥氏体晶粒图。图2为实施例2获得的奥氏体晶粒图。图3为实施例3获得的奥氏体晶粒图。

本发明试验成本低、操作简单，不会对设备造成任何伤害，试验结果的准确性和操作者的工作效率高。