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超高強(qiáng)度不銹鋼的熱變形行為研究
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-11-12
我國在抗應(yīng)力腐蝕超高強(qiáng)度不銹鋼的研究方面緊跟世界腳步，已研制出一種強(qiáng)度與300M和AerMet100相當(dāng)?shù)某邚?qiáng)Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼，在鹽霧環(huán)境下，其腐蝕速率比300M低2個數(shù)量級，比A-100低1個數(shù)量級。新材料要成熟應(yīng)用于產(chǎn)品，首先需要了解其熱變形行為，確定材料的最優(yōu)變形工藝參數(shù)匹配。
超高強(qiáng)度不銹鋼由于具有高強(qiáng)度、高韌性的優(yōu)勢，在航空、航天等領(lǐng)域仍被用作主要承力部件的關(guān)鍵材料而不能被替代，諸如機(jī)翼大梁、起落架、機(jī)械精密傳動軸承等。當(dāng)前，各國對飛機(jī)的要求根據(jù)其使用領(lǐng)域的不同，其性能要求也各異。我國在抗應(yīng)力腐蝕超高強(qiáng)度不銹鋼的研究方面緊跟世界腳步，已研制出一種強(qiáng)度與300M和AerMet100相當(dāng)?shù)某邚?qiáng)Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼，在鹽霧環(huán)境下，其腐蝕速率比300M低2個數(shù)量級，比A-100低1個數(shù)量級。新材料要成熟應(yīng)用于產(chǎn)品，首先需要了解其熱變形行為，確定材料的最優(yōu)變形工藝參數(shù)匹配。鑒于此，本項目以超高強(qiáng)Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼為研究對象，在Gleeble-1500熱模擬機(jī)上進(jìn)行熱壓縮模擬試驗，對材料進(jìn)行熱變形行為研究，建立材料熱變形本構(gòu)關(guān)系方程，為材料的實際鍛造工藝的制定和有限元數(shù)值模擬優(yōu)化提供數(shù)據(jù)。
超高強(qiáng)Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼鍛棒由北京航空材料研究院提供，規(guī)格為Φ300m，其名義成分為：12Cr-14Co-2Mo-4Ni-1W（wt%）。利用線切割的方法把超高強(qiáng)Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼加工成Φ8mm×12mm的圓柱體試樣，試樣表面粗糙度Ra不大于1.6μm。等溫壓縮試驗在Gleeble-1500熱模擬試驗機(jī)上進(jìn)行。按變形溫度和變形速率兩個變量進(jìn)行正交實驗，試樣變形程度恒定為50%，其中變形溫度選擇從900℃開始每隔50℃遞增至1150℃；應(yīng)變速率選擇了0.01、0.1、1、10s-1四個參數(shù)。壓縮實驗結(jié)束后，試樣立刻水冷以保留高溫變形顯微組織。將變形后的試樣沿軸線線切割，取1/2作為金相研究對象，磨平、拋光后，采用電解腐蝕的方法來顯示奧氏體晶界，電解腐蝕方法為：硝酸50mL＋水50mL，電壓1～3V，腐蝕時間＞2min。通過計算建立材料熱變形本構(gòu)方程。結(jié)果表明：
（1）在真應(yīng)變?yōu)?.7，溫度900～1150℃，應(yīng)變速率0.01～10s-1條件下，超高強(qiáng)Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼的高溫流變應(yīng)力隨變形溫度的升高而減小，而隨應(yīng)變速率的提高而增大。
（2）超高強(qiáng)Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼在溫度小于1050℃變形時，其主要軟化機(jī)制為動態(tài)回復(fù)；1100～1150℃時，其主要軟化機(jī)制為動態(tài)再結(jié)晶。S280超高強(qiáng)度鋼的再結(jié)晶溫度在1100～1150℃時，當(dāng)變形速率為10s-1，變形溫度不小于1150℃時，才會發(fā)生完全動態(tài)再結(jié)晶。
（3）超高強(qiáng)Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼的熱變形激活能值為318.5kJ/mol。
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