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研究超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢热变形行为

发表时间:2014-12-8 浏览:2453
 超高强度不锈钢由于具有高强度、高韧性的优势,在航空、航天等领域仍被用作主要承力部件的关键材料而不能被替代,诸如机翼大梁、起落架、机械精密传动轴承等。当前,各国对飞机的要求根据其使用领域的不同,其性能要求也各异。我国在抗应力腐蚀超高强度不锈钢的研究方面紧跟世界脚步,已研制出一种强度与300M和AerMet100相当的超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢,在盐雾环境下,其腐蚀速率比300M低2个数量级,比A-100低1个数量级。新材料要成熟应用于产品,首先需要了解其热变形行为,确定材料的最优变形工艺参数匹配。鉴于此,本项目以超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢为研究对象,在Gleeble-1500热模拟机上进行热压缩模拟试验,对材料进行热变形行为研究,建立材料热变形本构关系方程,为材料的实际锻造工艺的制定和有限元数值模拟优化提供数据。
 
超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢锻棒由北京航空材料研究院提供,规格为Φ300m,其名义成分为:12Cr-14Co-2Mo-4Ni-1W(wt%)。利用线切割的方法把超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢加工成Φ8mm×12mm的圆柱体试样,试样表面粗糙度Ra不大于1.6μm。等温压缩试验在Gleeble-1500热模拟试验机上进行。按变形温度和变形速率两个变量进行正交实验,试样变形程度恒定为50%,其中变形温度选择从900℃开始每隔50℃递增至1150℃;应变速率选择了0.01、0.1、1、10s-1四个参数。压缩实验结束后,试样立刻水冷以保留高温变形显微组织。将变形后的试样沿轴线线切割,取1/2作为金相研究对象,磨平、抛光后,采用电解腐蚀的方法来显示奥氏体晶界,电解腐蚀方法为:硝酸50mL+水50mL,电压1~3V,腐蚀时间>2min。通过计算建立材料热变形本构方程。结果表明:
(1)在真应变为0.7,温度900~1150℃,应变速率0.01~10s-1条件下,超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢的高温流变应力随变形温度的升高而减小,而随应变速率的提高而增大。
(2)超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢在温度小于1050℃变形时,其主要软化机制为动态回复;1100~1150℃时,其主要软化机制为动态再结晶。S280超高强度钢的再结晶温度在1100~1150℃时,当变形速率为10s-1,变形温度不小于1150℃时,才会发生完全动态再结晶。
(3)超高强Cr-Co-Mo-Ni-W不锈钢的热变形激活能值为318.5kJ/mol。
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