合金元素Co对马氏体时效硬化不锈钢热变形行为的影响研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文Ջ᧚ЊገCoࠪᯰගͳௐ஌ᆵӐʿ᩠ᨁབԪ्ᛠ˝ᄉॕᆐቂ专业：材料加工工程硕士生：韩彤指导教师：邹德宁教授摘要马氏体时效硬化不锈钢具有超高的强度、优良的塑韧性以及一定的耐腐蚀性能，是目前航空、航天和航海领域关键设备主承力耐蚀部件的主要材料之一。钴（Co）作为提高马氏体时效硬化不锈钢强韧性的元素，其含量对马氏体时效硬化不锈钢热加工性能的影响迄今尚不明确。热压缩实验可以优化材料热加工工艺参数和研究热变形组织演变，因此被应用于多种材料。本文以铸态不同Co含量马氏体时效硬化不锈钢为研究对象，通过单向热压缩实验阐明热加工过程中

2、热变形参数（变形温度、应变速率、Co含量）-微观结构-热加工性能之间的内在联系，揭示其相应的变形机理，以期研究成果能丰富现有马氏体时效硬化不锈钢热变形行为及机理的实验数据及相关理论。本文利用Gleeble-1500D热模拟试验机对四种不同Co含量（0、3、6、9wt.%）马氏体时效硬化不锈钢在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.01~10s-1条件下进行了高温压缩实验，研究了不同变形条件下的显微组织变化和热变形行为，并分析了Co含量对马氏体时效硬化不锈钢热变形的影响作用，得到如下结论：950~1150℃及0.01~10s-1条件下的

3、流变应力曲线表明，四种钢的流变应力均随着变形温度的下降和应变速率的上升而增大。并且Co含量越大，马氏体时效硬化不锈钢的流变应力越大。随着应变速率的降低，Co含量对流变应力的影响减弱，四种钢流变应力之间的差距减小。当变形温度和应变速率一定时，Co含量的增加会促进马氏体时效硬化不锈钢动态再结晶（DRX）的发生，使得DRX体积分数和晶粒尺寸均增大。而Co含量对DRX体积分数的影响比对DRX晶粒尺寸更为显著。特别是温度越低、应变速率越大时，Co含量越高，马氏体时效硬化不锈钢的DRX程度越大。以不同Co含量马氏体时效硬化不锈钢的流变应力数据为基础，建

4、立了不同西安建筑科技大学硕士学位论文Co含量马氏体时效硬化不锈钢的Arrhenius本构模型和结构为{4-12-3-1-1}的BP神经网络模型，其中相应的热变形Arrhenius本构方程分别为：186.64476457"1.8210sinh0.0095exp（0Co钢）；RT176.89449417"1.5510sinh0.0091exp（3Co钢）；RT156.33407019"3.2410sinh0.0086exp（6Co钢）；RT156.

5、20401320"1.8810sinh0.0080exp（9Co钢）。RT对比Arrhenius本构模型和BP神经网络模型发现，在两种模型均具有良好预测能力的前提下，BP神经网络模型比传统的Arrhenius本构模型更加的方便快捷，可以考虑到更多因素的影响，不仅局限于传统回归模型中的温度以及应变速率的影响，从而使得本构模型的建立更加的准确。基于动态材料模型（DMM）和Murty准则，建立了不同Co含量马氏体时效硬化不锈钢在应变为0.8条件下的热加工图。不同Co含量马氏体时效硬化不锈钢适合进行热加工的区域均为变形温度11

6、30~1150℃、应变速率0.01~0.1s-1区，在此区域可以获得充分均匀的DRX组织。不同Co含量马氏体时效硬化不锈钢的失稳区，均位于高应变速率以及低温区域：局部DRX，不均匀变形以及混晶结构是马氏体时效硬化不锈钢的主要失稳机制。关键词：马氏体时效硬化不锈钢；Co含量；热变形；显微组织；热加工图本研究得到国家自然科学基金（U146010033）的资助。西安建筑科技大学硕士学位论文EffectofCoContentonHotDeformationBehaviorofMaragingStainlessSteelSpecialty:Mater

7、ialProcessingEngineeringAuthor:HanTongSupervisor:Prof.ZouDeningABSTRACTMaragingstainlesssteelcombineexcellentstrengthwithgoodfracturetoughnessandcorrosionresistance,havebecomeoneofthemainmaterialsinaviation,aerospaceandnavigation.Asanelementtoimprovethestrengthandtoughness

8、ofmaragingstainlesssteel,theeffectofthecontentofcobalt(Co)onthethermalprocessingpropertie