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原文传递连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法

专利名称：	连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法
摘要：	一种连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定及其裂纹扩展预测方法，属于连铸技术领域。该方法建立三维热/力耦合模型，模拟在连铸过程中，连铸坯传热、变形情况，得到浇铸全流程连铸坯表面应变连续演变云图，得到测试温度范围，在测试温度范围，通过预制裂纹试样的高温拉伸实验，得到应力‑应变曲线，通过在不同应变量下裂纹显微组织观察，能够准确测定连铸坯表面裂纹扩展临界应变，并基于临界应变对连铸坯表面裂纹扩展进行预测，对生产提出减少表面裂纹扩展的实施对策，进而控制裂纹缺陷，提高铸坯质量。
专利类型：	发明专利
申请人：	东北大学
发明人：	祭程;朱苗勇;李国梁
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T12:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010088411.6
公开号：	CN111208016A
代理机构：	沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：	马海芳
分类号：	G01N3/18;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/18
申请人地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号
主权项：	1.一种连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备拉伸试样根据待测定的连铸坯成分，将连铸坯制成拉伸试样；步骤2：确定连铸过程中表面温度变化范围与应力应变变化范围建立三维热/力耦合模型，模拟在连铸过程中，连铸坯传热、变形情况，得到浇铸全流程连铸坯表面应变连续演变云图，确定应变集中位置，从而得到应变集中处的局部应变云图与局部温度云图，确定应变集中处对应的测试温度范围，并在该测试温度范围内选择多个温度作为测试温度；步骤3：测试不同温度下表面裂纹扩展的临界应变 (1)根据步骤2确定的测试温度，对将步骤1制成的拉伸试样，在测试温度下，进行动态热力学模拟试验，得到不同测试温度下拉断试样的应力-应变曲线；根据不同测试温度下拉断试样的应力-应变曲线，确定各个测试温度的应力峰值所对应的应变，并将其确定为初步裂纹扩展临界应变； (2)在步骤2确定的测试温度下，对拉伸试样进行不同应变量的动态热力学模拟试验，得到拉伸后的试样；将拉伸后的试样的裂纹扩展情况进行显微组织观察，根据裂纹是否扩展及扩展裂纹深度，确定此温度条件下连铸坯表面裂纹扩展的临界应变；从而得到测试温度范围内对应的连铸坯表面裂纹扩展的临界应变。 2.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，所述的步骤1中，拉伸试样的结构包括第一端部、第二端部、中间部和第一连接部和第二连接部，第一端部和第二端部设置在拉伸试样两端，第一端部通过第一连接部和中间部的一端连接，中间部的另一端通过第二连接部和设置在另一端的第二端部连接；所述的中间部设置有凹口，凹口位于中间部相对的两侧，凹口的角度为1-50°，深度为为1mm。 3.根据权利要求2所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，所述的拉伸试样长度为140mm，第一端部和第二端部的长度均为10mm，直径为18mm，第一连接部和第二连接部的直径为10mm，中间部的长度为10mm，直径为8mm。 4.根据权利要求2所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，所述的第一连接部和中间部的连接处设置有45°的倒角，第二连接部和中间部的连接处设置有45°的倒角。 5.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，所述的步骤3中，动态热力学模拟试验，是将拉伸试样在测试温度下，以实际连铸过程连铸坯的表面温度制度情况，对拉伸试样进行处理。 6.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，所述的步骤3(2)中，不同应变量的动态热力学模拟试验，是以应变速率一定，改变拉伸时间，进行的不同应变量的动态热力学模拟试验。 7.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，所述的步骤3(2)中，不同应变量为初步裂纹扩展临界应变，以及初步裂纹扩展临界应变±10～50％下的应变。 8.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，所述的步骤3(2)中，测试温度范围内各个温度对应的连铸坯表面裂纹扩展的临界应变，通过几个测试温度对应的连铸坯表面裂纹扩展的临界应变，进行线性拟合得到。 9.根据权利要求1所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的连铸坯表面裂纹扩展临界应变测定的方法的步骤1～3，还包括：步骤4：确定铸坯表面裂纹发生概率根据步骤2给出的铸坯表面温度与应力应变连续变化条件，结合步骤3得出的不同温度下表面裂纹扩展临界应变，确定浇铸全程角部裂纹萌生概率，从而指导生产。
所属类别：	发明专利