A100超高强度钢的等温压缩行为及工艺参数优化

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:xinxing1983
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A100超高强度钢因其具有高的抗拉强度、硬度和抗疲劳性能并兼有高的断裂韧性和延展性,被广泛用于先进战机起落架和各种重要承力构件及防护件。本文主要借助Gleeble-3500型热模拟机和LEICA金相显微镜对A100超高强度钢进行热压缩实验和金相实验。通过摩擦和温升效应对流变应力的影响、流变应力曲线、动态再结晶行为、组织演变规律、本构模型以及加工图的深入研究,可为该钢的热加工可行域优化和组织性能控制提供理论依据。主要研究成果如下:A100超高强度钢在热压缩过程中摩擦和温升效应对流变应力的影响较为显著,采取的修正方法能有效降低这些因素引起的流变应力误差。该钢的流变应力对变形温度和应变速率较为敏感,会随着变形温度的升高或应变速率的降低而下降。基于Cingara-McQueen方程的推导,确定了其动态再结晶临界应变与峰值应变的比值约为0.459,并通过Zener-Hollomon因子建立了动态再结晶的临界应变/应力、峰值应变/应力和稳态应变/应力模型,绘制了动态再结晶状态图,准确描述了动态再结晶发生的参数区间。根据该钢热变形后组织演变规律的分析,表明变形温度的升高或应变速率的降低均有利于动态再结晶的发生;在同一变形条件下,压缩试样中的不同压缩区域中组织发生动态再结晶的程度为大变形区>小变形区>难变形区;低温、高应变速率和高温、低应变速率下的组织均匀性较差,不宜进行热加工。函数drex(28)80883.16?(5)-0.208exp(95410.22/RT)(10)0.198为该钢的动态再结晶平均晶粒尺寸预测模型,其预测值与实验值具有良好一致性,平均相对误差为8.56%。通过Arrhenius型唯象本构模型和具有物理基础的本构模型分别表征了A100超高强度钢的流变应力行为。两种本构模型均考虑了应变的影响,其中所建立的物理本构模型还考虑了温度对材料自扩散系数和杨氏模量的影响,构建方法较为简便。结果表明:唯象和物理本构模型的平均相对误差分别为4.99%和4.89%,均具有较好的预测效果,其中具有物理基础的本构模型的预测效果更优。根据能量耗散系数和失稳参数构建了A100超高强度钢在不同应变下的加工图,并结合微观组织验证,结果表明:该钢的流变失稳区范围大致为850890℃、0.0110 s-1,8901100℃、0.410 s-1和11001200℃、1.210 s-1,失稳组织特征表现为机械失稳和局部塑形流动;该钢在9001050℃、0.010.1 s-1和10501100℃、0.11 s-1的条件下具有较高的能量耗散值,是形成较为细小、均匀的动态再结晶组织的区域,可作为其最佳的热加工工艺参数范围。
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