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SUPER82B硬線鋼熱變形行為及其數學模型研究
? ? ? 隨著我國橋梁、建筑、汽車、五金等制造工業的迅猛發展,對硬質線材鋼的需求量呈逐年快速上升,同時對硬質線材鋼的性能要求越來越高,由此對硬質線材鋼的化學成分、組織狀態等也提出了更高的要求。為了更有效控制硬質線材鋼的組織和性能,有必要研究其熱變形的行為,以便為硬質線材鋼在熱軋過程中通過合理的熱軋工藝制度而提高強度、提高塑性、改善拉拔性能[1-2]。?? SUPER82B硬線鋼是目前寶鋼高線生產的硬線鋼的主要產品之一,目前SUPER82B硬線鋼的研究主要在熱處理工藝或組織性能的研究 ,而該鋼在高溫變形的動態再結晶行為及其動力學參數研究工作目前還未見系統的報道。本文主要研究SUPER82B硬線鋼在不同形變條件下的熱變形行為及其動態再結晶過程的各種動力學參數,能為數值模擬提供依據,同時可以提供合理的熱塑性成形工藝,改進材料的微觀結構,提高產品力學性能。
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1. ?SUPER82B硬線鋼熱變形行為實驗研究方法
?????熱壓縮試驗試樣SUPER82B硬線鋼取自寶鋼高線的退火態線材,其化學成分(質量分數)為:0.8158C、0.258Si、0.74Mn、0.067V、0.03Al、0.17Cr、0.011P、0.0026S。試樣直徑為φ10 mm,長度為12 mm,在Gleeble-1500熱模擬試驗機上進行等溫壓縮變形。SUPER82B硬線鋼鋼的試驗工藝如圖1所示,應變速率 分別為 0.10、5.0 和 10 (1/s),形變溫度T分別為 900、950、1000 和1050 ℃,最大相對應變為 70%.試樣以10 ℃/s的加熱速率加熱至1200℃,保溫5 min,然后以 5 ℃/s的速率降溫至形變溫度,保溫15 S 以消除試樣內部的溫度梯度,最后在變形溫度下等溫變形。所有試樣在變形結束后迅速淬火,在變形過程中,用石墨片潤滑以減小壓頭與試樣之間的摩擦作用。
2 ?實驗結果分析與討論
2.1 ?SUPER82B硬線鋼形變溫度及應變速率對流變應力的影響
?????圖2所示為SUPER82B硬線鋼在不同變形溫度T和應變速率 ?下的高溫應力一應變曲線。由圖可見,當應變速度 ?較低( =0.1 ?1/s )時,σ--ε曲線均出現峰值 (見圖2(a)),屬動態再結晶型;而當 ?達到 5 (1/s) (見圖2(b))時,只在變形溫度 T>950℃時,材料才在變形時發生動態再結晶,T 低于950℃時, σ--ε曲線不出現峰值,材料在變形過程中只發生動態回復,而不發生動態再結晶; 當 升高到10(1/s)時,即使 T 升高到1000℃, σ—ε 曲線亦不出現峰值(見圖2(c)),仍屬動態回復型.這一結果表明, ?較低時,材料中的儲存能較高,從而有利于材料在熱變形過程中發生動態再結晶,且隨T的升高,峰值應力下降(見圖2),即T愈高,愈有利于動態再結晶.在生產中,通過升高T 并降低 ,可使材料迅速達到動態再
?????結晶狀態,從而有利于變形金屬的晶粒細化.一般認為,具有動態回復機制的流變應力曲線可分為兩種情況:① 當加工硬化和動態回復基本達到平衡時應力趨向恒定值;② 動態回復發生后,仍有加工硬化,σ--ε曲線的最后階段仍呈上升趨勢.由圖2(b)、(c)可見,當T<1000℃,且 ?>5(1/ s) 時,曲線為典型的動態硬化類型。