aermet100超高强度钢热变形行为

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1、万方数据第14卷第6期2007年12月塑性工程学报JOURNALOFPLASTICITYENGINEERINGV01．14No．6Dec．2007AerMetl00超高强度钢热变形行为(1．中国科学院金属研究所，沈阳110016)(2．沈阳理工大学材料科学与工程学院，沈阳110168)王忠堂2冯斌2摘要：在热模拟机上对AerMetl00超高强度钢进行了恒温和恒应变速率的热压缩实验，温度范围是900℃～1100℃，应变速率范围是o．01s_1～10s～。实测了高温下应力一应变关系曲线，观察了变形后的显微组织，计算了材料的激活能，并建立了峰值应力与变形温度和应变速率的关系。结果表明，材料的

2、流动应力随着变形温度的升高而降低，随应变速率的增大而增大；材料在不同变形条件下其软化机制分别受动态回复和动态再结晶控制；在实验条件范围内，AerMetl00超高强度钢的再结晶温度在1000℃～1050℃之间，材料的热变形激活能为261．2kJ／mol。关键词：AerMetlOo；热变形；动态再结晶；峰值应力中图分类号：V252．1；TGl42．33文献标识码：A文章编号：1007—2012(2007)06一0121一06引言AerMetl00是美国Carpenter技术公司开发的一种新型的超高强度钢。这种合金的强度和断裂韧性在所有商用钢中是最高的。通过热处理，它的抗拉强度可达1930M

3、Pa～2070MPa，其断裂韧性在强度为1930MPa时超过了110MPa／m，同时它还能提供比其他钢更大的抗应力腐蚀断裂和抗疲劳断裂的能力。更最重要的是AerMetl00具有的出色综合性能，如高强度、硬度和高的断裂韧性及延展性等，是航空航天的理想材料[1~3]。．现代科学技术的发展对零部件的使用性能要求越来越高，而锻件的内部组织状态将决定其使用性能，因此对变形后零件的内部组织提出了更高的要求。在材料的热成形过程中，材料的内部组织会发生变化，因而对于材料在热加工过程中组织演变的研究引起了各国学者极大的兴趣[4~6]。对Ae卜Metloo超高强度钢使用性能和力学性能的研究已有一些报道[7

4、~11I，但这些文献未涉及材料的热加工工艺及热加工过程中的微观组织演化规律。因此研究其热压缩时的流动应力及显微组织的演化规律对其锻造工艺的确定有着重要的意义，同时可为锻造过程的有限元模拟提供必要的实验数据。杨小红E—mil：yang)【iaohongl208@163．com作者简介：杨小红，女，1980年生，硕士研究生，从事塑性加工技术及理论研究工作收稿日期：2006一09—191实验方法1．1实验材料实验用AerMetl00超高强度钢是直径为12mm的棒材，其名义成分为：13．4％Co，11．1％Ni，3．1％cr，1．2％Mo，o．23％C，其余为Fe。试样的原始组织其直径约为50

5、J上m的等轴晶粒，如图1所示。图1试样原始组织Fig．10riginalmicrostructureofthespecimen1．2实验方案在Gleeblel500型热模拟试验机上进行等温压缩实验。压缩试样为①8rnm×15mm的圆柱体。以石墨片润滑剂进行端面润滑，以减小摩擦的影响。实验选取的变形温度为900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃；应变速率为o．01s～、o．1s～、1s1。、10s～；变形程度为50％。完成高温压缩实验后喷水进行急冷以固定高温组织。将变形后的试样l2宏宁士路张张红小杨万方数据万方数据第6期杨小红等：AerMetl00超高强度钢热变形行为123

6、图3应变速率为1s_1不同温度下变形后的显微组织a)900℃；b)950℃；c)1000℃；d)1050℃；e)1100℃Fig．3MicrostructureofAerMetlOOalloyatdifferenttemperatures图4、图5分别为变形温度950℃和1050℃，不同应变速率变形时AerMetl00超高强度钢热变形后的显微组织。从图4中可以看出，950℃变形时晶粒呈长条状，为典型的塑性变形组织；无再结晶晶粒出现，只是应变速率较高时晶粒被拉长的程度更大一些，这是因为时间较短动态回复不充分的结果。从图5中可以看出，在1050℃材料已经发生了完全的动态再结晶；当应变速率较

7、低时，由于时间相对较长，晶粒有一定程度的长大，说明材料热变形过程中显微组织的演化主要由温度决定，应变速率的影响很／J、。图4不同应变速率下的显微组织(变形温度950℃，变形程度50％)a)应变速率o．01s1；b)应变速率10s一1F醇4MicrostructureofAerMetl00a110yatdifferentstrainrate3峰值应力与应变速率、变形温度之间关系峰值应力与变形温度和应变速率的关系如图6、图7所示，峰值应力随变形温度