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SUPER82B硬線鋼熱變形行為及其數(shù)學(xué)模型研究
? ? ? 隨著我國橋梁、建筑、汽車、五金等制造工業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)硬質(zhì)線材鋼的需求量呈逐年快速上升,同時(shí)對(duì)硬質(zhì)線材鋼的性能要求越來越高,由此對(duì)硬質(zhì)線材鋼的化學(xué)成分、組織狀態(tài)等也提出了更高的要求。為了更有效控制硬質(zhì)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(zhì)線材鋼在熱軋過程中通過合理的熱軋工藝制度而提高強(qiáng)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(chǎn)的硬線鋼的主要產(chǎn)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為及其動(dòng)力學(xué)參數(shù)研究工作目前還未見系統(tǒng)的報(bào)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程的各種動(dòng)力學(xué)參數(shù),能為數(shù)值模擬提供依據(jù),同時(shí)可以提供合理的熱塑性成形工藝,改進(jìn)材料的微觀結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品力學(xué)性能。
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1. ?SUPER82B硬線鋼熱變形行為實(shí)驗(yàn)研究方法
?????熱壓縮試驗(yàn)試樣SUPER82B硬線鋼取自寶鋼高線的退火態(tài)線材,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))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(yàn)機(jī)上進(jìn)行等溫壓縮變形。SUPER82B硬線鋼鋼的試驗(yàn)工藝如圖1所示,應(yīng)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(duì)應(yīng)變?yōu)?/span> 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(nèi)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(jié)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(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
2.1 ?SUPER82B硬線鋼形變溫度及應(yīng)變速率對(duì)流變應(yīng)力的影響
?????圖2所示為SUPER82B硬線鋼在不同變形溫度T和應(yīng)變速率 ?下的高溫應(yīng)力一應(yīng)變曲線。由圖可見,當(dāng)應(yīng)變速度 ?較低( =0.1 ?1/s )時(shí),σ--ε曲線均出現(xiàn)峰值 (見圖2(a)),屬動(dòng)態(tài)再結(jié)晶型;而當(dāng) ?達(dá)到 5 (1/s) (見圖2(b))時(shí),只在變形溫度 T>950℃時(shí),材料才在變形時(shí)發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,T 低于950℃時(shí), σ--ε曲線不出現(xiàn)峰值,材料在變形過程中只發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù),而不發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶; 當(dāng) 升高到10(1/s)時(shí),即使 T 升高到1000℃, σ—ε 曲線亦不出現(xiàn)峰值(見圖2(c)),仍屬動(dòng)態(tài)回復(fù)型.這一結(jié)果表明, ?較低時(shí),材料中的儲(chǔ)存能較高,從而有利于材料在熱變形過程中發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,且隨T的升高,峰值應(yīng)力下降(見圖2),即T愈高,愈有利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶.在生產(chǎn)中,通過升高T 并降低 ,可使材料迅速達(dá)到動(dòng)態(tài)再
?????結(jié)晶狀態(tài),從而有利于變形金屬的晶粒細(xì)化.一般認(rèn)為,具有動(dòng)態(tài)回復(fù)機(jī)制的流變應(yīng)力曲線可分為兩種情況:① 當(dāng)加工硬化和動(dòng)態(tài)回復(fù)基本達(dá)到平衡時(shí)應(yīng)力趨向恒定值;② 動(dòng)態(tài)回復(fù)發(fā)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(dāng)T<1000℃,且 ?>5(1/ s) 時(shí),曲線為典型的動(dòng)態(tài)硬化類型。