高温塑性加工过程中裂纹损伤与修复特性研究

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1、第!卷第"期塑性工程学报5678!)68""###年$月%9:8"###%&’()*+&,-+*./010/23)40)33(0)4高温塑性加工过程中裂纹损伤与修复特性研究;<清华大学=###>?@马庆贤钟约先曹起骧摘要A钢铁冶金和凝固等特性决定了钢锭内部不可避免地存在缺陷B因而大型锻件锻造过程中内部缺陷损伤产生或修复效果直接影响着产品质量C文中使用热扭转实验研究了大型管板材料<"#D:D6@内部裂纹损伤产生的条件和影响因素B用热模拟方法分析了缺陷修复过程及影响因素B并对两种规律进行了对比分析C研究表明A裂纹损伤与修复规律的影响因素不尽

2、相同B变形路径不可逆B在锻压生产中可按要求分别进行控制C关键词A大型锻件E塑性加工E质量控制E缺陷损伤E缺陷修复中图分类号A/4F=$度L应力状态L应变速率等是影响材料内部缺陷变化=前言的外因C本文采用大型锻件夹杂性裂纹最为明显的管板材料"#D:D6B用热扭转试验研究裂纹损伤过程B塑性成形是产品加工工艺的重要组成部分B具有探索其形成条件E用热模拟技术研究缺陷修复规律BJ改形B改性K的作用B即在确保产品外形的基础上B获并对两种现象进行了对比分析C得满足产品使用要求的内部质量C目前B大型锻件致废大多是由于内部质量不合格B随着锻件越来越大B设

3、备"模拟实验条件相对来讲能力日趋不足B致使质量矛盾更加突出C钢铁的冶金和凝固等特性决定了钢锭内部不可避热变形的基本工艺参数是变形温度L应变速率及免地存在夹杂B虽然其数量L大小L形状L分布和组成应变量C本文主要研究温度L应变速率L应变量与缺等都可以得到改善B但绝对不可避免C这些夹杂物的存陷损伤及修复之间的关系B寻找高温塑性加工条件下在及其在塑性加工中的变化B构成了产生夹杂性裂纹缺陷损伤与修复的影响因素及其临界条件C利用其结最主要的动因C热裂纹的形成十分复杂B迄今为止其机果确定锻造工艺应选择的参数范围C理仍未取得令人满意的进展C热裂纹的产生

4、是大型锻"#D:D6材料的锻造温度范围A>F#PN件内部缺陷损伤的主要形式C高温变形条件下B裂纹的="G#PB应变速率范围A#8#=N=QR=C试件原始组织发展具有二重性B一方面B在变形条件下夹杂物处形成如图=所示B图中夹杂呈球状B夹杂直径约为=GSB的微裂纹有扩展和长大的可能E另一方面B由于金属组"面积内有=N?个夹杂物B其成分为D:.#8#=TT织再结晶的作用B又会抑制其发展B同时B在高温扩散和T1U&V:*7的混合物C研究裂纹产生和缺陷"&F和再结晶的作用下B已形成的裂纹有可能得到修复C这修复分别使用热扭转和压缩实验C些因素的综合

5、作用B使得热裂纹问题的研究变得更加W8X裂纹产生实验困难C缺陷损伤与修复在变形过程中如何发展变化B它热扭转实验温度控制在>##N="G#PB变形应变们之间有何联系B如何有效地控制产品质量B是一个非速率范围A#8#=N>QR=C试件选用实心和空心试件两常有意义的学科前沿性课题M=N?OC种B用实心试件研究裂纹变化规律B空心试件研究裂夹杂物与基体材料的形变能力B弹性模量及其差纹萌生过程B试件尺寸如图"所示C值等性质是决定材料内部缺陷如何变化的内因B而温实验设备由微机编程控制温度L扭转速度及扭转结束后的喷水冷却B在氩气保护状态下进行纯剪切应;

6、国家自然万方数据科学基金资助项目

7、性失稳"#$%!&’()*#$#+,-./*01/0*(#+/’(.2(1#3(+%时萌生D空心试件扭转时变形量与实心试件扭转时外表面的变形量相同?因此?空心试件发生塑性失稳时的应变?对于实心试件外表面也适用D裂纹萌生时的应变值M温度和变形速率的关系曲面如图;所示D裂纹扩展时的应变值M温度和应变速率的关系曲面如图A所示D图4热扭转试件图"#$546*,7#+$)8.2(1#3(+8)*/)*.#)+/(./,/’#$’/(32(*,/0*(%图;裂纹萌生时的应变值M温度和变形速率的关系曲面959缺陷修复实验"#$5;N(-,/#)+,3

8、)+$./*,#+?/(32(*,/0*(,+J试件尺寸为:;<=><33?在图@所示位置制作./*,#+O*,/(#+)110**#+$2*)1(..(.)81*,1B.%:!5A=@33的人工缺陷?在@