(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111445075.7 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 安徽工业大学 地址 243002 安徽省马鞍山市湖东路59号 (72)发明人 章小峰　邢梅　林方敏　万亚雄　 唐立志　 (74)专利代理 机构 重庆青飞知识产权代理有限 公司 50283 代理人 阴知见 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 高碳当量低密度钢焊接热影响区组织性能 模拟方法 (57)摘要 本发明属于金属材料焊接性研究技术领域， 涉及高碳当量低密度钢焊接热影响区组织性能 模拟方法， 包括以下步骤： S1、 制备高碳 当量低密 度钢试样； S2、 热模拟高碳当量低密度钢试样； S3、 获取热影响区组织性能变化； 其中热循环曲 线采用Rykalin  2D数学模型， 解决了现有的焊接 热影响区组织性能模拟方法不能对实际焊接的 热循环过程精确模拟、 无法确定高碳当量低密度 钢经过不同峰值温度和线能量的焊接热循环后 其热影响区的组织或性能的变化、 无法直接指导 实际焊接工艺参数选择的问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114117805 A 2022.03.01 CN 114117805 A 1.高碳当量低密度钢焊接热影响区组织 性能模拟方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 制备高碳当量低密度钢试样； 依次按照配料、 冶炼、 锻造、 热轧、 线切割的工序制备高碳当量低密度钢板， 以高碳当量 低密度钢板板厚1/4位置为中心、 沿垂 直钢板轧制方向截 取数个长方体热模拟试样， 截取时 热模拟试样的较长边平行钢板 宽度方向； S2、 热模拟高碳当量低密度钢试样； 在电阻加热模拟试验机的系统上选择合适的热模拟模型， 分别获取热模拟试样热影响 区的粗晶区、 细晶区、 不完全重结晶区和回火区的模拟热循环曲线， 其中试样在试验机上模 拟时将热电偶的择点位控制在热模拟试样的中心， 热循环曲线采用Rykalin  2D数学模型， 即： 公式中， E是线能量(J/cm)， δ为 板厚， λ为热导率(J/(cm.s.℃))， ρ 为密度(g/cm3)， c为比热容(J/(g.℃)， t是时间(s)， r为 某点离电弧 中心的距离(cm)， Tmax为热循环的峰值温度； S3、 获取热影响区组织 性能变化； 分别依据步骤S2得到的热循环曲线在不同线能量、 不同峰值温度下对试样进行加热， 模拟加热后热模拟试样一定热输入条件下焊接热影响区不同区域的微区组织形态和硬度 变化。 2.如权利要求1所述的焊接热影响区组织性 能模拟方法， 其特征在于， 步骤S1包括以下 步骤： S11、 配料； 按照如下质量百分比配料： C： 0.99～1.05％， Mn： 12.03～16.38 ％， Al： 9.82 ～12.11％， 单个杂质≤ 0.05％， 杂质总量≤ 0.15％， 余 量为Fe； S12、 冶炼； 将配制好的高碳当量低密度钢原料放在真空感应炉内进行冶炼， 冶炼温度 为1550～1650℃， 浇注温度为1510℃， 浇注后钢锭的质量 为20Kg； S13、 锻造； 将浇注得到的钢锭在1200℃均热2h后， 将其锻造成截面积为100mm ×20mm锻 坯， 待空冷至室温； S14、 热轧； 将空冷至室温的锻坯加热到1200℃并保温2h， 将其在850～1150℃进行多道 次的热轧， 轧制过程采用红外线测温仪器对试样的表面温度进行测量， 最终使锻坯的厚度 从31mm热轧至5.5mm， 轧制总压下率 为82.2％； S15、 线切割； 将高碳当量低密度钢的热轧板用线切割机加工成76mm ×10mm×3.5mm的 热模拟试样， 然后使用粗 糙的砂纸将试样磨平。 3.如权利要求2所述的焊接热影响区组织性能模拟方法， 其特征在于， 步骤S11中原料 取自纯度较高的低碳锰块、 工业铁块、 铝块和碳粉。 4.如权利要求1所述的焊接热影响区组织性 能模拟方法， 其特征在于， 步骤S3 中热影响 区中粗晶区、 细晶区、 不完全重结晶区和回火区的峰值 温度Tp分别设为1300℃、 1000℃、 8 00 ℃和600℃， 高温停留时间为t1＝1s， 冷却时间t8/3＝15s或10s。 5.如权利要求1所述的焊接热影响区组织性 能模拟方法， 其特征在于， 步骤S3 中线能量 变化范围为10～30kJ/cm， 试样加热速度Wh/(℃s‑1)分别设为130℃/s、 100℃/s、 80℃/s、 60 ℃/s， 高温停留时间t1＝1s。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117805 A 26.如权利要求5所述的焊接热影响区组织性 能模拟方法， 其特征在于， 步骤S3 中线能量 变化分别设为10kJ/ cm、 20kJ/ cm、 30kJ/cm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117805 A 3