一种铁素体钢热变形流变应力行为

在 低 应力 （ｏ ０８ 时 ，式 （）简 化为 ｏ ＜ ．） ￣ １
ｓ ２－ … … … … … … … … … … … … … … ｆ） ｏ“ ２
在 高应 力 （ｏ １ ） 时 （） 简化 为 ｏ－ ． ￣＞ ２ 式 １
＝ ｘ （ｏ ｊ … … … … … … … … … … … （） ２ ｐ／ － ｅ ３ ３
该 钢 高温 流 变 行 为 的影 响 ，用 以 指 导该 钢 种 大 型 锻件 的生产实 践 。
２ 试验结果 与分析
１ 试 验 材料 与试 验 方 法
∥ 矗 。。＿一一 一＿一√ 一 一…一 曩墨＿ 一 一 够－ 。 膏 一＿． 一 嚣 一薅 一 一 一 … 。一 一 一 一辨 一 。 √ 一 。 。一 一
采用 耐 热 合 金 楔形 底 座 及 碳 化 钨 圆柱 形 压 头 ，在 试 样 与 压 头 之 间采 用 石 墨 片 加 钽 片 复合 的 形 式 ， 顺 序 依 次 为压 头 、石墨 片 一 片 、试 样 、钽 片 一 钽 石
墨 片 、压 头 ，这 样 既 可 以 防 止 试 样 与 压 头 粘 连 ，
化作用达到一个平衡 ，流变应力趋向一个稳态值。
２２ 建立 流变 应 力本构 方 程 ．
金 属 在高 温变 形 时的流 变应 力 与应变 速 率 、变 形温度 之间 的关系可用 经典 的双 曲正弦公式 描述 ｌ ３ ｌ ：
Ｉｈ￣）ｅ（ ）…………（ ｓ （－ ｐ ｉ ｏ Ｊｘ ｎｏ １ ）
一
重技 求
热拥１ ｌ ｔ ｌ ｌ ｌ ｊ
１．９ ９ ．ｓ ． ７－ ３ ５ ０ ００ ．１ ０ ６ ／ｉ ｎ１ ３ ３ ５ ． １ ． ０ ２ ３ ｊｓ ６ ２ ３
一
种铁 素体钢热变形流变应力行为
邱 亮
通 过 热 模 拟 实 验 研 究 合 金 的高 温 流 变 行 为 ， 可 以准确 地 描 述 变 形 温度 、变 形 量 以及 变形 速 率 等 锻 造参 数 对 其 流 变 应力 的影 响 规 律 ，为制 定 合 理 的锻 造工 艺提 供 可靠 的理论 依 据 。本 文利 用
２１ 真应 力一 ． 应变 曲线及 变形 机制 通 过试 验 钢 在不 同变 形 条 件 下 压 缩 时 的 真应
试 验所用 材料 取 自工 业生产 的 ２ Ｍｎ ｉ ０ ＮＭｏ钢大
力 一 变 曲线 （ 图 １ 。峰值应 力 和稳态 流 变应 力 应 见 ）
型锻 件 。压缩 热 变形 试验 在 Ｇｅｂｅ热模 拟试 验 机 ｌｅｌ
１天 津 重 型装 备 工 程 研究 有 限公 司 助 理 ｌ程 师 。天 津 ． 丁
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２ ０ ０年 第 ３期 （ １ ５期 ｊ ｑ 总 ３
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就取决于哪一个过程在热变形时起主导作用。在初 始变形 阶段 ，由于在外 加应 力作 用 下位错 密度 不 断 增 大 ，位 错之 间 互相交 割 ，出现大 量 的位错 缠结 和
式 中 ， 、 、ｎ 常 数 ， 、 及 ｎ之 间满 足 ＝ 。 一 对 式 （）和 （）两边分 别取 对数 并 整理得 到 ： ２ ３
ｌｏ＝ ｌ ｎ －－ ｎ
ｎ
＋ｎ ｌ
ｎ
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… … … … … … … … … … ｆ） ４
＿ 唔 …………………一５ Ｉ １ ｎ （ ）
式中 ，Ａ， ，凡 一与变形温度无关 的常数 ，ｐ 一热 变 形 激 活 能 （ Ｊ １ 一 气 体 常 数 ，卜 Ｋ／ ）； ｍｏ 绝 对温 度 （ ） Ｋ ， 曲线 的稳 态流 变 应 力 ，
或 峰值应 力 ，或 相应 于某 指定 应变 量之 流变
应力 （ ／ ｍ ） Ｎ ｒ 。 ａ
将 图 １的真 应 力 一 变 曲线 数 据 按 式 （） 和 应 ４
（）处理得到的结果表明 ，ｏ ｌ ５ ｒｎ — ｓ和 ｌｒ ｌ 都近 ｎ —ｎ ｔ ｅ
Ｇ ｅｂｅ热模 拟 试 验 机 对 试 验 钢 进 行 热 压 缩 试 验 ， ｌ ｌ ｅ
又 能很好 的改 善变形 的均匀 性 和稳定性 。将 试样 以
１ ０℃／ 的加 热 速 率 加 热 到变 形 温 度 ，变 形 温 度 为 ｓ
１１ ３Ｋ、１２ ３Ｋ、 １３ ３Ｋ １４ ３Ｋ 和 １４ ３Ｋ， ２ ２ ２ 、 ２ ７
并 在 该 温 度 保 温 ５ｍｉ，然 后 以 不 同 的 应 变 速 率 ｎ
（ 分别 为 ０ １ ～ ． Ｓ 、１ 压缩 变形 ，变形 量 ． 、０１ ～ ） ０ Ｓ Ｓ
为 ５％ （ ０ 真应变 ０７ 。 ．）
主要 研 究 变 形 温 度 、形 变 速 率 、变形 量 等 参 数 对
胞状 亚结 构 ，导致 加 工硬 化 ，此时 加工 硬化起 主 导
作用 ；当变形 进行 到一 定 阶段 时 ，由于在 加 工硬 化 过 程 中材 料 的能 量 升 高 ，使 基 体 处 于 不 稳 定 的状
态 ，为位 错 的移 动提供 驱 动力 。材 料发 生动 态软化
（ 动态 回复和 动态 再结 晶） ，抵 消 了热压 缩变 形 的加 工硬 化 ，软 化作用 占据主 导地 位 ，流变 应力 开始 下 降 。在热 压缩 过程 中的后 阶段 ，加 工硬 化与 动态 软
上 进 行 ，试 样 尺 寸 为 ０１ ｍｘ ５ｍ 圆柱 试 样 。 ｏｍ ｌ ｍ
随着 变形 温度 的降低 和应变 速率 的升高 而提 高 。当 应 变速率 相 同时 ，变形 温度 升高 ，动态 软化 程度增 大 ，动态 软化速率 加快 ，峰 值应力 和稳 态应 力逐渐 降低 ，峰值 应变也 随 着变形 温度 的升高 而减 小 ；当 变 形 温度 相 同时 ，应 变 速 率 升 高 ，加工 硬 化率 增 大 ，峰值应 力和稳 态应 力也 随之提 高 。