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一种Cr-Mn-N奥氏体钢在冷、热变形条件下的行为

邱亮  
【摘要】:本文通过对32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢冷、热变形条件下的力学行为和组织的研究,明确该钢在不同变形条件下的变形及强化机制,对进一步开发高强韧性高锰奥氏体钢有重要意义。 采用Gleeble3500热模拟试验机进行热压缩和拉伸试验,同时在MTS电液伺服万能材料试验机和Hopkinson杆装置上分别进行不同温度、不同应变速率下的拉伸和压缩试验。运用金相显微镜和透射电镜(TEM)对变形组织进行分析;采用X射线对高、低应变速率拉伸试样的变形区进行相分析;采用扫描电镜(SEM)对拉伸断口形貌进行分析。 热压缩试验结果表明:试验钢高温流变应力和峰值应变随变形温度的降低和应变速率的提高而增大。真应变为0.6时,在1423K、应变速率在0.1~10s(-1)之间的试样均已发生完全动态再结晶;在1373K以下变形时,试样发生部分动态再结晶。试验钢的热变形激活能Q值为469.03kJ/mol,热变形方程如下:ε|-= 6. 398×10~(17)[sinh(0.00538σ_p)]~(6.3423)exp[-469030/RT] 热拉伸试验结果表明该钢在1223~1423K热加工延性良好。从试验钢的热加工图可以看出随着变形温度的升高及应变速率的降低,试验钢的能量消耗效率η值逐渐增加,在变形温度为1373K左右,应变速率为0.1s-1时,η值达到峰值31%。 不同应变速率及变形温度冷变形研究结果表明:在低应变速率下,随形变温度的下降,屈服强度和抗拉强度均显著升高,断面收缩率有所降低,而延伸率在77K下有所增加;高应变速率条件下,随着应变速率升高和温度的降低,抗拉强度迅速增长,而延伸率和断面收缩率变化较小;室温压缩流变应力随着应变速率的升高而增加,当应变速率由0.1s~(-1)升至3000s~(-1)时,平均的流变应力升高大约300MPa。 高应变速率下的拉伸断口为韧窝为主的韧性断裂特征。该钢在不同变形条件下具有的高强韧性及组织稳定性与其形变组织中孪晶、位错和ε-马氏体之间的相互作用有关。


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