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23Co13Ni11Cr3Mo(AerMet100)超高強(qiáng)度鋼高溫變形奧氏體晶粒的演化規(guī)律
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-07-28
起落架是飛機(jī)的重要承力構(gòu)件，其工作條件惡劣，承受巨大沖擊載荷，對構(gòu)件組織性能提出了嚴(yán)苛要求，其晶粒度要求大于8級（AMS6532A）。超高強(qiáng)鋼具有非常好的強(qiáng)度、硬度、斷裂韌性及延展性，其抗拉強(qiáng)度超過2000MPa，斷裂韌性達(dá)到110MPa·m1/2，是制備起落架的首選材料。美國起落架的制備工藝為整體模鍛成型，鍛造成形過程中形成沿鍛件輪廓流線，同時材料發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，細(xì)化晶粒，提高了產(chǎn)品力學(xué)性能。
23Co13Ni11Cr3Mo鋼是我國新型超高強(qiáng)鋼（相當(dāng)于美國的AerMet100）。23Co13Ni11Cr3Mo鋼起落架錘上整體模鍛成形研制結(jié)果表明：材料變形抗力大，鍛件變形程度小，靜態(tài)再結(jié)晶晶粒較大，經(jīng)常出現(xiàn)晶粒度不合格現(xiàn)象，擬在800MN巨型液壓機(jī)上慢速壓制整體模鍛成形。為此，采用大變形、等溫恒速率壓縮熱模擬實(shí)驗(yàn)研究不同變形條件下23Co13Ni11Cr3Mo鋼奧氏體晶粒演化規(guī)律，得出獲得均勻細(xì)晶組織的鍛造區(qū)間，建立奧氏體晶粒尺寸模型，從而為800MN水壓機(jī)上進(jìn)行高性能起落架研制提供理論指導(dǎo)。
實(shí)驗(yàn)材料為某廠提供的棒材。通過線切割加工成Φ8mm×12mm的圓柱體試樣。等溫壓縮實(shí)驗(yàn)在Gleeble?1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試樣兩端涂抹固體潤滑劑（石墨和機(jī)油混合物）以減小摩擦。整個加熱過程在真空環(huán)境進(jìn)行以免試樣氧化。試樣以10K/s的速率加熱至1449.15K保溫5min，然后以5K/s速率冷卻至設(shè)定溫度，保溫30s進(jìn)行奧氏體區(qū)等溫恒速率壓縮，變形程度為60%，變形結(jié)束后立即水淬。變形溫度分別為1173.15、1223.15、1273.15、1323.15和1373.15K，變形速率分別為0.001、0.01、0.1和1s-1。變形試樣采用線切割沿軸線剖開，經(jīng)磨平、機(jī)械拋光、化學(xué)腐蝕顯示原始奧氏體晶界，腐蝕劑采用過飽和苦味酸水溶液，環(huán)境溫度25℃。在Leica?DMI5000M上觀察其縱剖面中心位置的顯微組織，采用Image-Pro?Plus根據(jù)單圓截點(diǎn)法（GB/T6394-2002）在試樣中心部位完全再結(jié)晶區(qū)域進(jìn)行奧氏體晶粒尺寸統(tǒng)計(jì)（穩(wěn)態(tài)奧氏體晶粒尺寸）。
結(jié)果表明：（1）溫度1173.15～1373.15K，應(yīng)變速率0.001～0.1s-1范圍內(nèi)，23Co13Ni11Cr3Mo鋼穩(wěn)態(tài)奧氏體晶粒尺寸對數(shù)與變形溫度倒數(shù)、應(yīng)變速率對數(shù)呈線性關(guān)系。應(yīng)變速率增大至1s-1時，發(fā)生孿晶變形，改變了該鋼動態(tài)再結(jié)晶行為；（2）該鋼在溫度1273.15～1323.15K，應(yīng)變速率0.01～0.1s-1范圍內(nèi)進(jìn)行熱鍛成形可獲得細(xì)晶組織：晶粒尺寸小于18μm，動態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)大于70%；（3）該鋼熱鍛過程穩(wěn)態(tài)奧氏體晶粒尺寸對數(shù)與Z參數(shù)對數(shù)呈線性關(guān)系lnD=13.81-0.28956lnZ，模型具有較高精度，預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好，為該鋼形變晶粒細(xì)化提供了理論依據(jù)。
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