铸态奥氏体不锈钢的热变形行为
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Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｍ：ＭＡ０ Ｐｉｎｇｌｉ，Ｒｔ：（０２４）ｅ３８４３５３１—５５４ｉｏ，Ｆａｘ．＂（０２｛｝２３８９ｌ ３２０
Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｌｍａｏ＠ｉｍｒ．ａｃ ｃｎ Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２０００一）６—０２，ｉｎ ｒｅｖｉｓｅｄ ｆｏｒｍ ２０００－０９＿０４
ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ａｎ ａｓ ｃａｓｔ １８—８ ｔｙｐｅ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｌａｖｅｓ— ｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ａ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ５×１０ ３ １ｘ１０ １ ｓ一１ ａｎｄ ａｔ ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １０００ １２００℃ｂｙ ｈｏｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ Ｔｈｅ ｄｉⅡ；ｆｅｎｃｅ ｏｆ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｓ—ｃａｓｔ ａｎｄ ａｓ— ｗｒｏ（１９ｈｔ ｓｔｅｅｌｓ－Ⅳａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓ－ｃａｓｔ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓ ｗｒｏｕｇｈｔ ｓｔｅｅｌ ｂｕｔ ｔｈｅｉｒ ｄｉｆｉｅｒｅｎｃｅ ｂｅｃｏｍｅｓ ｓｍａｌｌｅｒ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｉｓ ｌｏｗｅｒ．
１７７
７】Ｉ－ｌｕ Ｄ Ｌ Ｍｅｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ．Ｘｉ’ａｎ：Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ ＰｏｌｙｔｅｃｈⅡｉ—
（３）
Ｑ＝２．３ｎＲ［Ｏ ｌｇ Ｏ＇ｐ／ｏ（１／Ｔ）ｌ，一ｍ—ｔ
（４）
日正！．∞口￡节∞ａ卜
囝ｌ 铸苍１８ ８水锈铜在不同温度和小同应变速率时的萁鹿力 真麻变皓线
Ｆｉｇ．１ Ｔｒｕｅ ｓｔｒｃｓｓ ｓｔｒａｉｎ ｆｏ－一ｓ１ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ舶ｃａｓｔ １８－８ ｓｔ缸ｎ．
１ｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｔｒＭｎ ｒａｔｅｓ
万方数据
金属学撤
３７卷
２实验结果与分析
２．１真应力（口）一真应变（￡）曲线 变形温度ｔ和变形速率ｊ对真应力一真应变（Ｏ－一Ｅ）
曲线的影响如图１所示．从图可见，同一温度下，流变应力 随着应变速率的减小而降低，同一应变速率下，流变应力 随着温度的升高而降低图中的变形曲线可以分为以下几 种类型ＩＳ Ｊ：（１）加工硬化型．在盯￡曲线Ｅ表现为随应变 的增加应力不断增加在温度ｔ＝１０００℃时的４种不同的 应变速率下，及在仁１１５０℃，应变速率０为ｌＸｌ０＿１ ｓ＿１ 时的仃ｓ曲线即属于此种类型（２）动态回复型其Ｏ－ｅ 曲线表现为具有一稳态的流变应力在￡＝１１５０℃．１为 １×１０—２ ｓ～，５×１０ ２ ｓ一１及５×１０—３ ｓ一１时以及在 ｔ＝１２００℃，ｊ为１ Ｘ １００ ｓ“和５Ｘ１０“Ｓ＿１时的曲 线属于这种形式一般认为先有这种形式的流变曲线的材 料内部只有位错的多边形化及亚晶界的平直化，而无动态 再结晶晶粒的形核 （３）动态再结晶型．在流变应力曲线 上表现为先有一峰值应力ａ。，随后有一稳定的应力段口。， １２００℃时的流变曲线即属于这种形式从图ｌ可见：当 温度较低时（１０００℃），流变应力对应变速率的改变不敢 感；而当温度较高时（１２００℃），流变应力对应变速率比 较敏感．当ｔ－－ｉ０００℃，￡为ｌ Ｘ ｌＯ＿１ ｓ－。，ｌ Ｘｉ０“ｓ＿１ 及５Ｘｉ０卅ｓ，且￡＜０．４时，仃一ｓ曲线具有非常相近 的加工硬化率：只有当￡＞０．４时流变应力才有所变化 当变形温度ｔ＝１２００℃，ｓ＝０．４，且ｊ＝１×１００ ｓ“ 时，ｃｒ＝５５ ＭＰａ；而当￡不变，ｉ减小一个数量级（为 １×１０－２ ｓ“）时，ａ＝２９ ＭＰａ，比前者降低了２６ ＭＰａ 从图１还可以看出，锌态奥氏体不锈钢属于低流变应力热 变形钢，其最大流变应力小于２００ ＭＰａ
（ｓ）
·ｊ＝１ Ｘ１０—１ ｓ—ｌ
Ｖｆ＝５×１０—２ ｓ—ｌ
▲ｌ＝１×１０—２ ｓ ｌ＿∈＝５×１０—３ ８ １
由实验结果．并利用式（３，４）可分别计算出 ｎ＝４ ８６．Ｑ＝３８０．８ ｋＪ／ｔｏｏｌ将Ｑ值代入式（１１、口ｆ回归 出Ａ＝１ ０４ｘ１０”．再代入式（１）则
ｊ＝１．０４×１０”·口Ｕ４”·ｅｘｐ（一３８０ Ｓ／ｎｒ）（５
第３７卷第１期 ２ ０ ０１年１月
仓扁学垃
ＡＣＴＡＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ·３７ Ｎｏ．１ Ｊａｎｕａｒｙ ２ ０ ０ ｌ
铸态奥氏体不锈钢的热变形行为
毛萍莉，引 杨柯－） 苏国跃·
１）中国科学院金属研究所．沈阳１１００１６ ２）沈阳工业大学材料学院，沈阳ｌ １００２３
摘要 采用热压缩实验研究ｒ铸态１８—８型奥氏体不错钢在１０００ １２００ ｃ温度区间，整形速率在５ｘ ｌＯ一３－－ｌｘｌ０—１ ｓ １
文献标识码Ａ
文章编号０４１２—１９６１（２００１）０１—００３９—０３
ＨＯＴ ＤＥＦｏＲＭＡＴＩｏＮ ＢＥＨＡＶｌ０Ｒ ｏＦ ＡＳ—ＣＡＳＴ
ＡＵＳＴＥＮＩＴＩＣ ＳＴＡＩＮＬＥＳＳ ＳＴＥＥＬ
圳０ Ｐｉｎｇｌｉ １，扪．ｙＡⅣＧ地“，ＳＵ Ｇｕｏｙｕｅ １ｊ
１１ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ ＳｃｉｅｎｃｅｓＩ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１６ ２１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００２３
采用线切割方法从铸态管坯上截取直径为８ ｍｎｌ，长 为１２ ｍｍ的试样，试洋的压缩轴垂直于柱状晶方向实验 杠Ｇｌｅｅｂｌｅ １５００热模拟试验机上进行热压缩实验温度 分别为１０００，１１５０和１２００℃：变形速率分别为１ｘ１０～， ５×１０，１ｘｉ０＿２和５×１０＿３ Ｓ．实验时将所有试样在 ｏ ５ ｍｉｎ内加热到１２００℃，保温２ ｍｉｎ，再以１０℃／ｓ 的速度降到变形温度，保温ｌ ｒａｉｎ后连续压缩变形，变形 后立即淬水，保持高温时的变形及再结晶组织
（１）铸态１８．８型奥氏体不锈钢的热变形激活能为 ３８０．８ ｋＪ／ｔｏｏｌ，应力指数为４ ８６，其热变形方程式为
旷［志圳Ⅷ唧（等）ｒ“
（２）与锻态相比，铸态奥氏体不锈钢在高温热变形中 具有更高的流变应力，但随着温度的进一步升高，这种差 别会逐渐减小．
参考文献
１１ Ｋａｔｏ Ｋ，Ｓａｉｔｏ Ｙ，Ｓａｋａｉ Ｔ．Ｔｈｎｓ ＢＵ １９８４；２４：１０５０ ２１ Ｒｙａｎ Ｎ Ｄ，ＭｃＱｕｅｅｎ Ｈ Ｊ，Ｊｏｎａｓ Ｊ Ｊ Ｃａｎ Ｍｅｔａｌｌ ｑ，１９８３；
图４铸态与锻态奥氏体不锈钢热变形行为的比较
Ｆｉｇ．４
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ酗ｃａｓｔ ａｎｄ ａｓ ｗｒｏｕｇｈｔ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ａｔｅｅｌｓ 悖＝５×１０—２ ｓ一１）
会逐渐减小故通过热挤压等高温形变工艺对铸态Ｌ８书 型奥氏体不锈钢直接成型时，应尽量提高热变形温度，以 获得具有再结晶变形组织的不锈钢材料． ３结论
１实验方法
实验材料为利用感应炉熔炼后浇铸成直径为８３ ｒａｉｎ， 壁厚为２９．５ｍｉｌｌ及长度为３７０ｍｍ的１８ ８型奥氏体不 锈钢空心铸造管坯
实验用钢的化学成分（质量分数，％）为： Ｃ ｏ．０６４， Ｓｉ ０．４３，Ｍｎ ０．９５，Ｓ ０ ０１２，Ｐ ０ ０２８ Ｃｒ １８．８，Ｎｉ ８ ２５．
Ｔｉ ０．０１．
本工作利用热压缩实验研究了铸态１８—８型奥氏体不 锈钢的热变形行为，为发展和利用热挤压工艺对铸态奥氏 体不锈钢进行直接热挤压成型技术提供了理论依据
’中国科学院和辽宁省科委青年科学基金资助项目 收到初稿日期：２０００－０６－０２，收到修改稿日期：２０００－０９＿０４ 作者简介：毛萍莉，女 １９６９年生，博士生
ｊ２Ａ ４；。１９（一Ｑ／田）
（¨
若使用变形因子Ｚｅｎｅｒ—Ｈｏｌｌｎｍｎ参数、则式（１）Ｉ：１ｆ
改写为
Ｚ＝ｊ ｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ）＝Ａ口：
（２）
式中，丁为热力学温度， Ｒ为摩尔气体常数， Ｑ为热 激活能，竹为应力指数，Ａ为由材料所央定的常数将 式（１）作变换ｎｒ分别得到ｎ和ｑ值的如下表达式１０ Ｊ
ｎ＝（０ ｌｇ ｊ／ａ ｌｇ Ｏ＇ｐ）ｌＴ…Ⅲ。。ｔ
９２：３６９
Ｋ‰ｎ８ ３、Ｍａｋｉ Ｔ，Ａｋａｓａｋａ Ｋ，Ｏｋｕｎｏ
ＩｓＩｊ．１９８２；２２：２５３
４、Ｏｕｃｈｉ Ｃ．Ｏｋｉｔａ Ｔ Ｔｒａｎｓ Ｉｓｉｊ．１９８９；２２：５４３
５１ ｌ｛ｙａｎ Ｎ Ｄ．ＭｃＱｕｅｅｎ Ｈ Ｊ．Ｃａｎ Ｍｅｔａｌｌ Ｑ．１９９０；２９：１４７ ０】Ｒｙａｎ Ｎ Ｄ，ＭｃＱｕｅｅｎ Ｈ Ｊ．Ｍａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｊｌ １９９０；１２１：
万方数据
１期
毛萍莉等：铸态奥氏体不锈钢的热变形行为
圈２袼态１８－８不锈钢不同应变速率下的峰值应力、峰值应变
与温度的关系
Ｆｉｇ．２
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｓｔｒｅｓｓ（ｏ－ｐ），ｐｅａｋ ｓｔｒａｌｎ（ｑ）ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（￡）ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅｓ ｆ曲ｆｏｒ ａｓ—ｃａｓｔ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ
圈３铸志１８－８不锈钢峰值应力、峰值应变与变形速率的盖系
ＦＩｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏ－Ｐ，Ｅｐ ａｎｄ（ｅ）ｆｏｒ ａｓ—ｃａｓｔ
ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ
由此可得到铸态１８－８型奥氏体不锈钢的热变形方程为
之间的热变形行为．获得了在热变形条件下该不锈钢的热变形方程式及其它热变形参敦比较丁铸志与锻志奥氏体不锈钢的热变形
行为．结果表明，铸志奥氏体不锈钢的热变形需要更高的流变应力，但当温度较高和变形速率较小时，两者间的差别逐渐减小
关ｔ词铸态奥氏体不锈钢．热变形，同复、再结晶
中圈法分类号ＴＧｌ４２ ７１，ＴＧｌ４２．２５
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ａｓ ｃａｓｔ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ，ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ
金属及合金在高温热变形过程中，由于动态回复和动 态再结晶消除了加工硬化所积聚的位错，提高了金属及合 金的热塑性，使金属及合金易于形变成形热挤压过程属 于材料的高温热变形成型，在适当的变形条件下，经动态回 复及动态再结晶，晶粒组织细化，材料的强度和塑性得到提 高．奥氏体不锈钢具有较好的高温变形性能．已有多人对奥 氏体不锈钢的锻态及热轧态的变形行为进行了研究ｌ卜…， 而对铸态奥氏体不锈钢热变形行为涉及较少
图２，３分别为峰值应力口。，峰值应变￡。与温度ｔ和 应变速率套的关系从图可见。随着温度的升高．二者均 呈下降挡势；而随着应变速率的增加。二者亦相应增加 ２．２ 热变形方程式及变形激活能
热变形中发生动态再结晶的过程是受一。，ｔ和ｊ为变 量的热激活过程所支配的，含有这些变量的热变形方程式 可用同蠕变过程相似的公式［Ｏｌ表示
铲［志×，０－Βιβλιοθήκη Baidu２．ｅｘｐ（等）ｒ”（６）
还可得出Ｚｅｎｅｒ Ｈｏｌｌｍａｎ参数与峰值应力的关系为
Ｉｇ Ｚ＝ｏ ３１＋４ ８６ｌｇ ｃｒｐ
（７）
２．３铸态与锻态热变形行为的比较 由图４所示的铸态与锻态１８ ８型奥氏体不锈钢热变
形行为的比较可以看出．对于同一奥氏体不锈钢材料，在 相同热变形条件下．铸态比锻态表现出更高的流变应力． 这是由于铸态组织中的晶粒比较粗大，在热变形时不易发 生动态再结晶当变形温度较低时差别最明显，而当变形 温度较高时（如１１５０℃１，由于热激活的作用，这种差别
Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｌｍａｏ＠ｉｍｒ．ａｃ ｃｎ Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２０００一）６—０２，ｉｎ ｒｅｖｉｓｅｄ ｆｏｒｍ ２０００－０９＿０４
ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ａｎ ａｓ ｃａｓｔ １８—８ ｔｙｐｅ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｌａｖｅｓ— ｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ａ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ５×１０ ３ １ｘ１０ １ ｓ一１ ａｎｄ ａｔ ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １０００ １２００℃ｂｙ ｈｏｔ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ Ｔｈｅ ｄｉⅡ；ｆｅｎｃｅ ｏｆ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｓ—ｃａｓｔ ａｎｄ ａｓ— ｗｒｏ（１９ｈｔ ｓｔｅｅｌｓ－Ⅳａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓ－ｃａｓｔ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓ ｗｒｏｕｇｈｔ ｓｔｅｅｌ ｂｕｔ ｔｈｅｉｒ ｄｉｆｉｅｒｅｎｃｅ ｂｅｃｏｍｅｓ ｓｍａｌｌｅｒ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｉｓ ｌｏｗｅｒ．
１７７
７】Ｉ－ｌｕ Ｄ Ｌ Ｍｅｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ．Ｘｉ’ａｎ：Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ ＰｏｌｙｔｅｃｈⅡｉ—
（３）
Ｑ＝２．３ｎＲ［Ｏ ｌｇ Ｏ＇ｐ／ｏ（１／Ｔ）ｌ，一ｍ—ｔ
（４）
日正！．∞口￡节∞ａ卜
囝ｌ 铸苍１８ ８水锈铜在不同温度和小同应变速率时的萁鹿力 真麻变皓线
Ｆｉｇ．１ Ｔｒｕｅ ｓｔｒｃｓｓ ｓｔｒａｉｎ ｆｏ－一ｓ１ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ舶ｃａｓｔ １８－８ ｓｔ缸ｎ．
１ｅｓｓ ｓｔｅｅｌ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｔｒＭｎ ｒａｔｅｓ
万方数据
金属学撤
３７卷
２实验结果与分析
２．１真应力（口）一真应变（￡）曲线 变形温度ｔ和变形速率ｊ对真应力一真应变（Ｏ－一Ｅ）
曲线的影响如图１所示．从图可见，同一温度下，流变应力 随着应变速率的减小而降低，同一应变速率下，流变应力 随着温度的升高而降低图中的变形曲线可以分为以下几 种类型ＩＳ Ｊ：（１）加工硬化型．在盯￡曲线Ｅ表现为随应变 的增加应力不断增加在温度ｔ＝１０００℃时的４种不同的 应变速率下，及在仁１１５０℃，应变速率０为ｌＸｌ０＿１ ｓ＿１ 时的仃ｓ曲线即属于此种类型（２）动态回复型其Ｏ－ｅ 曲线表现为具有一稳态的流变应力在￡＝１１５０℃．１为 １×１０—２ ｓ～，５×１０ ２ ｓ一１及５×１０—３ ｓ一１时以及在 ｔ＝１２００℃，ｊ为１ Ｘ １００ ｓ“和５Ｘ１０“Ｓ＿１时的曲 线属于这种形式一般认为先有这种形式的流变曲线的材 料内部只有位错的多边形化及亚晶界的平直化，而无动态 再结晶晶粒的形核 （３）动态再结晶型．在流变应力曲线 上表现为先有一峰值应力ａ。，随后有一稳定的应力段口。， １２００℃时的流变曲线即属于这种形式从图ｌ可见：当 温度较低时（１０００℃），流变应力对应变速率的改变不敢 感；而当温度较高时（１２００℃），流变应力对应变速率比 较敏感．当ｔ－－ｉ０００℃，￡为ｌ Ｘ ｌＯ＿１ ｓ－。，ｌ Ｘｉ０“ｓ＿１ 及５Ｘｉ０卅ｓ，且￡＜０．４时，仃一ｓ曲线具有非常相近 的加工硬化率：只有当￡＞０．４时流变应力才有所变化 当变形温度ｔ＝１２００℃，ｓ＝０．４，且ｊ＝１×１００ ｓ“ 时，ｃｒ＝５５ ＭＰａ；而当￡不变，ｉ减小一个数量级（为 １×１０－２ ｓ“）时，ａ＝２９ ＭＰａ，比前者降低了２６ ＭＰａ 从图１还可以看出，锌态奥氏体不锈钢属于低流变应力热 变形钢，其最大流变应力小于２００ ＭＰａ
（ｓ）
·ｊ＝１ Ｘ１０—１ ｓ—ｌ
Ｖｆ＝５×１０—２ ｓ—ｌ
▲ｌ＝１×１０—２ ｓ ｌ＿∈＝５×１０—３ ８ １
由实验结果．并利用式（３，４）可分别计算出 ｎ＝４ ８６．Ｑ＝３８０．８ ｋＪ／ｔｏｏｌ将Ｑ值代入式（１１、口ｆ回归 出Ａ＝１ ０４ｘ１０”．再代入式（１）则
ｊ＝１．０４×１０”·口Ｕ４”·ｅｘｐ（一３８０ Ｓ／ｎｒ）（５
第３７卷第１期 ２ ０ ０１年１月
仓扁学垃
ＡＣＴＡＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ·３７ Ｎｏ．１ Ｊａｎｕａｒｙ ２ ０ ０ ｌ
铸态奥氏体不锈钢的热变形行为
毛萍莉，引 杨柯－） 苏国跃·
１）中国科学院金属研究所．沈阳１１００１６ ２）沈阳工业大学材料学院，沈阳ｌ １００２３
摘要 采用热压缩实验研究ｒ铸态１８—８型奥氏体不错钢在１０００ １２００ ｃ温度区间，整形速率在５ｘ ｌＯ一３－－ｌｘｌ０—１ ｓ １
文献标识码Ａ
文章编号０４１２—１９６１（２００１）０１—００３９—０３
ＨＯＴ ＤＥＦｏＲＭＡＴＩｏＮ ＢＥＨＡＶｌ０Ｒ ｏＦ ＡＳ—ＣＡＳＴ
ＡＵＳＴＥＮＩＴＩＣ ＳＴＡＩＮＬＥＳＳ ＳＴＥＥＬ
圳０ Ｐｉｎｇｌｉ １，扪．ｙＡⅣＧ地“，ＳＵ Ｇｕｏｙｕｅ １ｊ
１１ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ ＳｃｉｅｎｃｅｓＩ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００１６ ２１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００２３
采用线切割方法从铸态管坯上截取直径为８ ｍｎｌ，长 为１２ ｍｍ的试样，试洋的压缩轴垂直于柱状晶方向实验 杠Ｇｌｅｅｂｌｅ １５００热模拟试验机上进行热压缩实验温度 分别为１０００，１１５０和１２００℃：变形速率分别为１ｘ１０～， ５×１０，１ｘｉ０＿２和５×１０＿３ Ｓ．实验时将所有试样在 ｏ ５ ｍｉｎ内加热到１２００℃，保温２ ｍｉｎ，再以１０℃／ｓ 的速度降到变形温度，保温ｌ ｒａｉｎ后连续压缩变形，变形 后立即淬水，保持高温时的变形及再结晶组织
（１）铸态１８．８型奥氏体不锈钢的热变形激活能为 ３８０．８ ｋＪ／ｔｏｏｌ，应力指数为４ ８６，其热变形方程式为
旷［志圳Ⅷ唧（等）ｒ“
（２）与锻态相比，铸态奥氏体不锈钢在高温热变形中 具有更高的流变应力，但随着温度的进一步升高，这种差 别会逐渐减小．
参考文献
１１ Ｋａｔｏ Ｋ，Ｓａｉｔｏ Ｙ，Ｓａｋａｉ Ｔ．Ｔｈｎｓ ＢＵ １９８４；２４：１０５０ ２１ Ｒｙａｎ Ｎ Ｄ，ＭｃＱｕｅｅｎ Ｈ Ｊ，Ｊｏｎａｓ Ｊ Ｊ Ｃａｎ Ｍｅｔａｌｌ ｑ，１９８３；
图４铸态与锻态奥氏体不锈钢热变形行为的比较
Ｆｉｇ．４
Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ酗ｃａｓｔ ａｎｄ ａｓ ｗｒｏｕｇｈｔ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ａｔｅｅｌｓ 悖＝５×１０—２ ｓ一１）
会逐渐减小故通过热挤压等高温形变工艺对铸态Ｌ８书 型奥氏体不锈钢直接成型时，应尽量提高热变形温度，以 获得具有再结晶变形组织的不锈钢材料． ３结论
１实验方法
实验材料为利用感应炉熔炼后浇铸成直径为８３ ｒａｉｎ， 壁厚为２９．５ｍｉｌｌ及长度为３７０ｍｍ的１８ ８型奥氏体不 锈钢空心铸造管坯
实验用钢的化学成分（质量分数，％）为： Ｃ ｏ．０６４， Ｓｉ ０．４３，Ｍｎ ０．９５，Ｓ ０ ０１２，Ｐ ０ ０２８ Ｃｒ １８．８，Ｎｉ ８ ２５．
Ｔｉ ０．０１．
本工作利用热压缩实验研究了铸态１８—８型奥氏体不 锈钢的热变形行为，为发展和利用热挤压工艺对铸态奥氏 体不锈钢进行直接热挤压成型技术提供了理论依据
’中国科学院和辽宁省科委青年科学基金资助项目 收到初稿日期：２０００－０６－０２，收到修改稿日期：２０００－０９＿０４ 作者简介：毛萍莉，女 １９６９年生，博士生
ｊ２Ａ ４；。１９（一Ｑ／田）
（¨
若使用变形因子Ｚｅｎｅｒ—Ｈｏｌｌｎｍｎ参数、则式（１）Ｉ：１ｆ
改写为
Ｚ＝ｊ ｅｘｐ（Ｑ／ＲＴ）＝Ａ口：
（２）
式中，丁为热力学温度， Ｒ为摩尔气体常数， Ｑ为热 激活能，竹为应力指数，Ａ为由材料所央定的常数将 式（１）作变换ｎｒ分别得到ｎ和ｑ值的如下表达式１０ Ｊ
ｎ＝（０ ｌｇ ｊ／ａ ｌｇ Ｏ＇ｐ）ｌＴ…Ⅲ。。ｔ
９２：３６９
Ｋ‰ｎ８ ３、Ｍａｋｉ Ｔ，Ａｋａｓａｋａ Ｋ，Ｏｋｕｎｏ
ＩｓＩｊ．１９８２；２２：２５３
４、Ｏｕｃｈｉ Ｃ．Ｏｋｉｔａ Ｔ Ｔｒａｎｓ Ｉｓｉｊ．１９８９；２２：５４３
５１ ｌ｛ｙａｎ Ｎ Ｄ．ＭｃＱｕｅｅｎ Ｈ Ｊ．Ｃａｎ Ｍｅｔａｌｌ Ｑ．１９９０；２９：１４７ ０】Ｒｙａｎ Ｎ Ｄ，ＭｃＱｕｅｅｎ Ｈ Ｊ．Ｍａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｊｌ １９９０；１２１：
万方数据
１期
毛萍莉等：铸态奥氏体不锈钢的热变形行为
圈２袼态１８－８不锈钢不同应变速率下的峰值应力、峰值应变
与温度的关系
Ｆｉｇ．２
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｓｔｒｅｓｓ（ｏ－ｐ），ｐｅａｋ ｓｔｒａｌｎ（ｑ）ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（￡）ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅｓ ｆ曲ｆｏｒ ａｓ—ｃａｓｔ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ
圈３铸志１８－８不锈钢峰值应力、峰值应变与变形速率的盖系
ＦＩｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏ－Ｐ，Ｅｐ ａｎｄ（ｅ）ｆｏｒ ａｓ—ｃａｓｔ
ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ
由此可得到铸态１８－８型奥氏体不锈钢的热变形方程为
之间的热变形行为．获得了在热变形条件下该不锈钢的热变形方程式及其它热变形参敦比较丁铸志与锻志奥氏体不锈钢的热变形
行为．结果表明，铸志奥氏体不锈钢的热变形需要更高的流变应力，但当温度较高和变形速率较小时，两者间的差别逐渐减小
关ｔ词铸态奥氏体不锈钢．热变形，同复、再结晶
中圈法分类号ＴＧｌ４２ ７１，ＴＧｌ４２．２５
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ ａｓ ｃａｓｔ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ，ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ
金属及合金在高温热变形过程中，由于动态回复和动 态再结晶消除了加工硬化所积聚的位错，提高了金属及合 金的热塑性，使金属及合金易于形变成形热挤压过程属 于材料的高温热变形成型，在适当的变形条件下，经动态回 复及动态再结晶，晶粒组织细化，材料的强度和塑性得到提 高．奥氏体不锈钢具有较好的高温变形性能．已有多人对奥 氏体不锈钢的锻态及热轧态的变形行为进行了研究ｌ卜…， 而对铸态奥氏体不锈钢热变形行为涉及较少
图２，３分别为峰值应力口。，峰值应变￡。与温度ｔ和 应变速率套的关系从图可见。随着温度的升高．二者均 呈下降挡势；而随着应变速率的增加。二者亦相应增加 ２．２ 热变形方程式及变形激活能
热变形中发生动态再结晶的过程是受一。，ｔ和ｊ为变 量的热激活过程所支配的，含有这些变量的热变形方程式 可用同蠕变过程相似的公式［Ｏｌ表示
铲［志×，０－Βιβλιοθήκη Baidu２．ｅｘｐ（等）ｒ”（６）
还可得出Ｚｅｎｅｒ Ｈｏｌｌｍａｎ参数与峰值应力的关系为
Ｉｇ Ｚ＝ｏ ３１＋４ ８６ｌｇ ｃｒｐ
（７）
２．３铸态与锻态热变形行为的比较 由图４所示的铸态与锻态１８ ８型奥氏体不锈钢热变
形行为的比较可以看出．对于同一奥氏体不锈钢材料，在 相同热变形条件下．铸态比锻态表现出更高的流变应力． 这是由于铸态组织中的晶粒比较粗大，在热变形时不易发 生动态再结晶当变形温度较低时差别最明显，而当变形 温度较高时（如１１５０℃１，由于热激活的作用，这种差别