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超高強度不銹鋼的熱變形行為研究
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-11-12
我國在抗應力腐蝕超高強度不銹鋼的研究方面緊跟世界腳步，已研制出一種強度與300M和AerMet100相當的超高強Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼，在鹽霧環境下，其腐蝕速率比300M低2個數量級，比A-100低1個數量級。新材料要成熟應用于產品，首先需要了解其熱變形行為，確定材料的最優變形工藝參數匹配。
超高強度不銹鋼由于具有高強度、高韌性的優勢，在航空、航天等領域仍被用作主要承力部件的關鍵材料而不能被替代，諸如機翼大梁、起落架、機械精密傳動軸承等。當前，各國對飛機的要求根據其使用領域的不同，其性能要求也各異。我國在抗應力腐蝕超高強度不銹鋼的研究方面緊跟世界腳步，已研制出一種強度與300M和AerMet100相當的超高強Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼，在鹽霧環境下，其腐蝕速率比300M低2個數量級，比A-100低1個數量級。新材料要成熟應用于產品，首先需要了解其熱變形行為，確定材料的最優變形工藝參數匹配。鑒于此，本項目以超高強Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼為研究對象，在Gleeble-1500熱模擬機上進行熱壓縮模擬試驗，對材料進行熱變形行為研究，建立材料熱變形本構關系方程，為材料的實際鍛造工藝的制定和有限元數值模擬優化提供數據。
超高強Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼鍛棒由北京航空材料研究院提供，規格為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熱模擬試驗機上進行。按變形溫度和變形速率兩個變量進行正交實驗，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℃；應變速率選擇了0.01、0.1、1、10s-1四個參數。壓縮實驗結束后，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方程。結果表明：
（1）在真應變為0.7，溫度900～1150℃，應變速率0.01～10s-1條件下，超高強Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼的高溫流變應力隨變形溫度的升高而減小，而隨應變速率的提高而增大。
（2）超高強Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼在溫度小于1050℃變形時，其主要軟化機制為動態回復；1100～1150℃時，其主要軟化機制為動態再結晶。S280超高強度鋼的再結晶溫度在1100～1150℃時，當變形速率為10s-1，變形溫度不小于1150℃時，才會發生完全動態再結晶。
（3）超高強Cr-Co-Mo-Ni-W不銹鋼的熱變形激活能值為318.5kJ/mol。
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