高速熱變形LNConl625鋼筋合金動態再結晶的關鍵條件

發布時間:2024-05-04 閱讀:3470

它是一種固溶強化鎳基變形合金,在以下方面具有良好的耐久性、疲勞效能、抗氧化性和耐腐蝕性,從低溫到溫度範圍內具有良好的強度和韌性,可用於冷加工提高合金的強度,並且該合金能抵抗氯離子應力腐蝕, 可用於製造噴氣發動機零件、航空航天結構件和化工裝置

在熱變形過程中,隨著變形的增加,一方面材料中出現大量位錯,出現加工硬化現象;

另一方面,變形也會產生抵消加工硬化的軟化過程,包括動態恢復和動態再結晶,並且不同材料在熱變形過程中可能發生的軟化機理是不同的。 研究表明,該合金是動態再結晶的。 動態再結晶是材料熱變形過程中非常重要的微觀組織演化過程,準確找到動態再結晶發生時的臨界應變是建立臨界應變模型的關鍵。 人們普遍認為,動態再結晶發生在應變達到與峰值應力相對應的應變之前。

為了確定材料發生動態再結晶的臨界條件,應用最廣泛的模型如下: 然而,該方法得到的臨界應變範圍很廣。 並提出了一種基於熱力學不可逆性原理的動力學臨界條件,該臨界條件對應於曲線上的最小值和曲線上的拐點。 它是材料的加工硬化速率,它是表徵流動應力速度與應變函式的變數。 研究了不同溫度和應變速率下不鏽鋼的熱變形行為,認為加工硬化速率的變化對臨界應變和峰值應變有影響。 利用曲線研究了奧氏體鋼的動態再結晶。 採用單引數方法建立了鎂合金初始動態再結晶的臨界條件,即臨界應變與變形條件的定量關係。

本文利用熱壓縮試驗得到的應力-應變曲線資料繪製加工硬化速率曲線,並利用曲線上的拐點準則和曲線上的最小值確定動態再結晶的臨界應變。

實驗材料和方法。

實驗材料為鍛造合金餅材料,其化學成分如表所示。 合金經保溫均質後,加工圓柱形試樣,在預設的變形溫度和應變率下,利用熱模擬實驗機進行恆溫恆應變率壓縮實驗。 實驗溫度為應變率,加熱率為達到預設溫度後絕緣層的變形。 熱壓縮完成後立即將水冷卻至室溫,以保護變形的組織。

實驗結果與分析。

應力-應變曲線。

不同應變率的合金和。

變形溫度下的真實應力-應變曲線如圖所示。 在變形開始時,加工硬化非常明顯,應力隨著應變的增加而急劇增大至峰值應力,然後由於動態再結晶的軟化效應增強,隨著應變的增加而緩慢減小。 當變形溫度恆定時,曲線在低應變率下相對平滑,如 和 。 當應變率為 時,曲線波動很大。 這是因為當應變速率較大時,動態再結晶沒有足夠的時間充分進行,呈現交替硬化和軟化。

使用加工硬化率分析臨界應變。

材料應力-應變曲線的峰值意味著材料內部發生動態再結晶,但應力-應變曲線不能直觀地反映材料變形發生動態再結晶的時間,需要通過材料的應力-應變曲線得到加工硬化速率曲線,動態再結晶的臨界應變是通過加工硬化速率發生的。 認為,當材料發生動態再結晶時,曲線具有拐點,即利用偏導數關係可以推導出以下關係: 說明不僅曲線具有拐點特徵,而且曲線也必須具有拐點特徵。 這樣,根據合金的熱壓縮試驗,繪製應力-應變曲線,得到曲線圖,然後利用準則直接得到相應的動態再結晶臨界應變。

合金在應變速率變形溫度下的應力-應變曲線如圖1所示。 首先對曲線進行擬合,得到擬合方程,然後推導擬合方程,得到各應變工況下的斜率,繪製曲線,確定臨界條件。

應力-應變曲線如圖所示。 擬合方程:

通過擬合方程 ( ) 和 的關係得到曲線,如圖 所示。

為了確定拐點的位置,擬合曲線,擬合方。

範圍為: 方程 ( ) 的導數得到:

繪製 a(根據公式 ( ) 的關係曲線 ),如。

無花果。 相應的應變是臨界應變

確定臨界條件。

使用與上述相同的方法,繪製其他熱變形條件下的曲線,如圖和圖所示。 可以看出,所有曲線都有乙個最小值,最小值處對應的應變就是動態再結晶的臨界應變。

應變速率對合金動態再結晶臨界應變的影響如圖1所示。 從圖中可以看出,隨著應變率的增加。

這是因為當應變速率較小時,變形晶粒內部產生的位錯有足夠的時間遷移和合併,當變形達到小應變時,就會發生動態再結晶。 當應變速率增加時,位錯沒有足夠的時間遷移,需要更大的變形量來增加位錯密度,從而增加臨界應變。

變形溫度對合金動態再結晶臨界應變的影響如圖1所示。 從圖中可以看出,變形溫度越高,臨界應變相應降低,這是由於變形溫度的公升高,有利於位錯的遷移,在少量變形時可以發生動態再結晶。

臨界應變模型。

目前使用最廣泛的是模型,即:

其中: , 是常數; 是引數,其中是熱變形活化能。 (5

為了確定材料的活化能,取引數兩側的對數,然後對實驗資料進行多元線性反轉。

返回,即根據

合金在高溫高速熱變形下的熱活化能計算為:

根據得到的臨界應變值和相應的值,繪製出 和 的關係曲線,如圖所示,可以看出 和 之間存在良好的線性關係,通過線性擬合得到擬合方程:即臨界應變 ** 模型可以表示為:

臨界應變與峰值應變的關係曲線如圖所示,兩者也表現出良好的線性關係,臨界應變與峰值應變之間可以進一步進行線性擬合

結語。 動態再結晶發生在合金的熱變形過程中,動態再結晶的臨界應變隨著應變速率的增加和變形溫度的降低而增大,臨界應變與峰值應變之間存在一定的關係,即

合金在高溫高速下的熱變形,動態再結晶時的臨界應變可表示為

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