.nie应力影响42CrMo钢马氏体相变的实验研究.ppt

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1、应力影响42CrMo钢马氏体相变的实验研究聂振国，石伟清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室目录研究背景研究内容实验方案实验结果与分析结论研究背景热处理过程包括温度、相变、应力应变三个方面的变化，而且这三个方面之间相互影响相互作用。温度变化是影响相变的主要因素，温度的演化决定了相变的进程。热处理研究的工艺要求：控制组织性能分布与热处理变形、减低质量分散程度。控形+控性应力—相变1、温度梯度产生的热应力2、组织转变产生的相变应力图2.温度－相变－应力/应变的相互作用相变潜热温度温度相关的相变应力

2、/应变相变相变应力相变塑性应力诱导相变热应力变形热应力与相变的交互作用有两种类型，冶金交互作用，即应力对相变动力学和相变产物形态的影响，应力提供附加的驱动力影响到相变的进程；力学交互作用，主要涉及相变塑性[1]。相变塑性变形使相变中新相、母相的变形相协调，通常能使锻件内应力降低，对应力场的演化影响非常明显。在热处理计算模拟中，合理正确地处理相变塑性非常必要。相变塑性两大理论机制Greenwood-Johnson机制：相变塑性是由弱相的塑形变形产生的，其大小取决于弱相的屈服强度和相变所产生的体积膨胀。Ma

3、gee机制：相变塑性是由新相在应力作用下生成时择优取向所导致。Leblond认为，宏观上的相变塑性是一个平均的结果或效应，因而对于多数钢种均可以忽略取向的影响，取向效应在形状记忆合金的研究中考虑得较多。对于大部分钢种的相变塑性问题，多采用Greenwood-Johnson机理。目前计算相变塑性常采用的公式形式为：其中，p是相变过程中马氏体的体积分数，f(p)为组织转变量函数，常用以下三种形式：，，研究目标与内容首先测量42CrMo钢在无应力下的相变膨胀曲线，再采用单向加载方法研究外应力对42CrMo钢马

4、氏体相变的影响，测定了马氏体相变的相变塑性参数。实验方案及数据分析方法首先以5℃/s的速度把试样加热至1050℃，不停留直接以10℃/s冷却，待温度降至400℃时，保温1s中，在这1s内将应力加载至需要的大小（分别为±40MPa，±80MPa，±120MPa，±160MPa，±200MPa）；接着继续以10℃/s冷却，使之发生马氏体相变。测量试样中心部位温度、直径随时间的变化量。在相变过程中施加应力，总的径向变形量包括相变变形、热变形、应力下的弹性变形、经典塑性变形和相变塑性变形五部分。其中，是径向总应

5、变，是相变变形引起的径向应变；是热变形径向应变；是弹性变形引起的径向应变；是材料发生经典塑性径向应变。实验结果1.应力对42CrMo钢马氏体相变的影响根据实验测量的CCT曲线，得到无应力下的马氏体相变开始温度为326℃，然后依据转变曲线，回归出Koistinen-Marburger公式的相变动力学系数。所以42CrMo钢的相变动力学方程为：无应力下的马氏体转变的冷却曲线不同单向应力水平下的马氏体转变开始温度2.相变塑性的实验研究不同单向应力下试样径向应变随温度的变化（应力单位MPa）相变塑性应变最大值随

6、应力的关系应力较小时的塑性应变与应力成线性关系不同拉压应力下的K值结论在42CrMo钢发生马氏体相变过程中，施加低于该温度下材料的屈服极限的应力，即可使试件发生显著塑性变形，产生相变塑性。根据Greenwood-Johnson模型，给出相变塑性系数K的取值。当所加应力较小时，K为常数，取9.382E-5。当应力较大时，K与应力成线性分布，且拉应力的影响程度略大于压应力的影响。应力对马氏体转变开始温度的影响没有太明显的规律性，其中压应力会提高Ms点，而拉应力对Ms点的影响规律性不强。实验中对试样施加的是单

7、轴应力，由于测量手段限制，只能准确测量径向变形量，所以对于应力影响相变动力学的研究仅限于马氏体相变开始温度。Thanks！