用Gleeble3500测塑性功转热系数的研究

第３ ４卷
第 １期
河 北联合大 学学 报 （ 自然科 学版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｂｉ ｎｔｄＵｎｖｒｉ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏ ｒａ ｅ Ｕ ｉ ｉｅｓｙ（ ａ ａ Ｓｉ ｃ ｄｉ ｏ Ｈｅ ｅ ｔ ｕ ｅ ｔｎ
Ｖｏ． ４ Ｎｏ １ １３ ．
２１ ０２年 １ 月
一
案 Ｃ 冷却到 ９０ｏ 的时候保温 １ｓ立即停止加热立 即压缩 。压缩速率为 ｌ／ ， ： ０ Ｃ ０， Ｏ ｓ压缩量为 ８ ｍ， ａ ｒ 期间采集 的 数据有：Ｃ ，Ｃ ，ｒ ｎｓｅｓ ， Ｔ １Ｔ ３ ｓａ ，ｒ 等 查看变形过程中 Ｔ １ ｔｉ ｔ ｓ Ｃ 以及 Ｔ ３ Ｃ 所采集的温度变化 ； 方案 Ａ中 Ｔ １Ｔ ３ Ｃ ，Ｃ 分 别为正常焊接的热 电偶检测的温度和非标准焊接的热电偶检测的温度 ； 方案 与方案 ｃ中 Ｔ １ Ｃ 为正常焊接 的热 电偶检 测 的温 度 ；ｒｉ，ｒｓ 分别为应 变与应 力 。 ｓａ ｓｅｓ ｔｎ ｔ
造成的温度变化； 为试样内外温度梯度造成的温度变化值 ； Ｔ 为塑性功转化成热导致的温度变化值 ； ｄ ａ， ｄ 为试样接触面积变大导致的温度变化值。 由（ ） １式可计算塑性变形导致的温度变化量 ， ｄ ， ｄ 取代公式（ ） 即： 用 ２ 中的 △ ］求得转化系数。 ，
叼 ＝ｐＡＴ Ｗ ｃ ／ （） ２ 式中， 叩为功热转化系数 ； 为塑性功转化成热导致 的温度变化值 ； 为试样在该条件下的比热容 ； △ ｃ Ｐ
收稿 日期 ：０ １ ５１ ２ １－ —１ ０
第１ 期
李红斌 ， 用 Ｇｅｂ ３０ 等： ｌ ｌ ５０测塑性功转热系数的研究 ｅｅ
一
１ １
关键词 ： 塑性 功 ； 转化 系数 ； ｌｅｌ ５ ０ 热能 Ｇｅｂｅ ０ ； ３
摘
要： 在金属材料的成型过程中， 常常伴随着塑性功转化为热 ， 导致工件温度升高的现象。
但 是 塑性功转 化为热 能的 比例 却很 难精 确确 定。 采用 Ｇｅｂｅ５０， 据试 样 温度 的 变化 确 定 ｌ ｌ ０ 根 ｅ ３ 在试 样的热压 缩过程 中由塑性 功造成 的温度 波动 量 ， 而确定 塑性功 转化 系数 。 进
１ 现 象分 析
在热模拟试验机上进行圆柱体单 向压缩的试验 中， 常常伴随着温度在压缩瞬间有所 冲高的现象 ， 压缩过 程中造成温度波动的原因主要有以下几个方面： （） １ 压缩过程导致热电偶正负极之间的间距变大；
（） ２ 由于试 样在压 缩过程 变短 ， 面变大 ， 截 电阻变小 ；
（） ３ 内外表 面温度 梯度造 成 的温 度变化 ；
（） ４ 在变形 过程 中 ， 由塑性功转化 为热 ， 温度 波动 ； 造成
（） ５ 试样截面变化 ， 导致试样与砧子头的接触面积变大 ， 热流变大。
即：
Ａ ＝ｄ １ ＋ｄ ＋ｄ ＋ｄ Ｔ Ｔ ＋ｄ
（） １
式中， 为试样压缩时的温度波动值； Ｔ 为热电偶间距变大造成的温度变化值 ； 为试样 电阻原 因 △ ｄ１ ｄ
１０的常数 。但也有 文献 指 出功转热 系数低 于该 范 围 ， 现功转 热系数 与塑 性应 变有 关 ， 且 极 大地依 赖 ． 发 并 于温度 、 应变 和应变 率 。塑性 变形功并 不会完 全转化 为 变形 热 ， 会 以位错 、 将 空位 等 形 式部 分 储存 于 轧件 内
部（ ％ 一 ％） ； 通常取 ０９ — ．８ 占２ ５ ７ ７ ．５ ０９ 之间 。在采用 Ｇｅｂ ３０ Ｊ ｌ ｌ ５０进行压缩实验中， ｅｅ 高速变形会出现 试样温度快速升高 ， 利用这种现象可以测定 卵的方法。
中图分 类号 ：Ｇ １ ． 文献标志 码 ： Ｔ １５ ５ Ａ
０ 引 言
在金属材料的塑性加工过程中， 塑性变形的同时常常伴随着金属温度随之升高的现象。在低应变率下 的塑性变形通常处理成等温过程 ， 在应变率为 １ ～～ ０ ｓ 时试样受到拉伸 ， ０ １ 一 并没有表现 出明显 的温升现 象… 。而在高应变率时的变形过程往往可近似为绝热过程， 且变形做功可转换成导致试件产生温升 的热 量 ， 温升往 往导致 材料软化 Ｊ 而 。ＭａｄｕａＤ等 人认 为金属 材料 的塑性功 转热 系数 田是 一个介 于 ０ ８～ ｃｏ ｇｌ ｌ ．
Ｊｎ２ ２ ａ ． ０１
文章编号 ：０ ５２ １ （ ０２ ０ － １ － ２９ －７ ６ ２ １ ） １ ０ ００ ． ０ ４
用 Ｇｅｂｅ５０测 塑 性功 转 热 系数 的研 究 ｌ ｌ ０ ｅ ３
李红斌 徐树 成 邢满江 黄海端 ， ， ，
（． １河北联合大学 河北省现代冶金技术重点实验室 ， 河北 唐 山 ０３ ０ ； ６０ ９ ２ 河北任丘建投热电有 限责任公 司， ． 河北 任丘 ０ ２５ ；． ６ ５０ ３ 河北联合大学 迁安学院， 河北 唐山 ０ ４ ０ ） ６ ４ ０
—— ——— ——— ——— ———— ——— ——— —— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——●—— ——— ——— ——— ——— ——— ———— —一
为试样在该条件下的密度； Ｗ为单位体积变形功 。
２ 材料 与实验
２ １ 实验 材料 ．
选用 ３ 用线切割机把试样切成 ８ ｍ× ５ｍ ５钢， ｍ １ ｍ的圆柱体试样 ， 然后用砂纸磨光， 确保表面光洁、 无 油渍、 铁锈等 ； 采用 Ｎ — ｒ ＋ ｖ ｉ Ａ （ ） ｉ Ｃ（ ）ｓ — １ 一 热电偶焊接 ， Ｎ 钽片、 石墨片、 陶瓷管等做压缩试验的耗材。 ２ ２ 实验 方案 ． 试样以 １ Ｃ ｓ ０￣／ 加热到 ９０ｏ 再以 ５￣／ 加热到 １５ ０ Ｃ， Ｃｓ １０℃ ， 保温 ５分钟后 ， １ Ｃ ｓ 以 ５￣／ 的冷却 速度到 ９０ ｏ ℃并分别执行方案 Ａ 方案 Ｂ和方案 ｃ 、 。方案 Ａ 焊接两对热电偶 ， ： 一对按照标准焊接 ， 间距 为 ｌ ｍ， ｍ 另 对间距为 ２ｍ 冷却到 ９０ｏ 的时候保温 １ｓ然后压缩 ； ｍ， ０ Ｃ ０， 方案 Ｂ 冷却到 ９０ｏ 时停止加热立即压缩 ； ： ０ Ｃ 方