超高應(yīng)變速率條件下超細(xì)晶粒高碳鋼的組織演變與性能研究.pdf

1、超細(xì)晶粒鋼(Ultrafine Grained Steel,簡(jiǎn)稱 UFG鋼)由于具有綜合的高強(qiáng)度、高塑性力學(xué)性能以及較低溫度下的高應(yīng)變速率加工超塑性，因而成為當(dāng)今世界鋼鐵材料技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)。目前，關(guān)于超細(xì)晶材料的研究已取得重要進(jìn)展，研究對(duì)象幾乎涵蓋了所有的黑色金屬和有色金屬材料及其相應(yīng)的合金，研究工作也多集中于微觀組織特性與常規(guī)靜態(tài)力學(xué)性能的表征方面，而關(guān)于超細(xì)晶材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為的研究，在國(guó)內(nèi)外還少有文獻(xiàn)報(bào)道。
　　本文采用

2、數(shù)值模擬分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，利用等徑彎曲通道變形(Equal Channel Angular Pressing，簡(jiǎn)稱ECAP)方法在高碳珠光體鋼中成功制備出了晶粒尺度在亞微米量級(jí)的超微細(xì)復(fù)相組織(α+θ)。然后借助高壓(GPa量級(jí))、短脈沖(ns量級(jí))強(qiáng)激光誘導(dǎo)的沖擊波加載作用于原始珠光體和超細(xì)晶高碳鋼表面，系統(tǒng)研究了超高應(yīng)變速率變形前、后原始珠光體和超細(xì)晶高碳鋼的顯微組織以及相應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)。
　　基于有限元軟件 DE

3、FORM-3D對(duì)原始組織為層片狀珠光體的 T8鋼 Bc方式多道次 ECAP過(guò)程進(jìn)行了熱力耦合數(shù)值模擬，得到變形過(guò)程中任意時(shí)刻、任意部位等效應(yīng)變場(chǎng)的大小和分布情況。在原始組織為層片狀珠光體的 T8鋼中經(jīng)過(guò)Bc方式4道次的ECAP變形成功制備出了超微細(xì)復(fù)相組織(α+θ)，等軸鐵素體平均晶粒尺寸約為0.4μm，球化完全的滲碳體顆粒粒徑約為0.15μm。超微細(xì)復(fù)相組織相對(duì)于層片狀珠光體組織而言，抗拉強(qiáng)度有所下降，屈服強(qiáng)度、延伸率和斷面收縮率均顯

4、著提高，硬度值變化不明顯；超微細(xì)復(fù)相組織的斷口形貌由大量細(xì)小的韌窩構(gòu)成，為典型的韌性斷裂，而原始珠光體組織斷口形貌則由河流花樣組成，呈脆性解理斷裂特征。
　　分別在室溫、650℃下對(duì)原始組織為層片狀珠光體的GCr15鋼進(jìn)行了Bc方式不同道次的 ECAP變形。溫變形2道次后，鐵素體基體接近等軸狀，平均晶粒尺寸約為0.4μm，球化完全的滲碳體顆粒粒徑約為0.1μm。1道次變形后，硬度值由原始態(tài)(層片狀珠光體)的42 HRC分別降至38

5、 HRC(冷變形)、27 HRC(溫變形)。溫變形2道次后，硬度值由27 HRC增至32 HRC左右。
　　T8鋼原始珠光體組織經(jīng)激光沖擊處理后，滲碳體片層發(fā)生彎曲、斷裂、球化，并且隨著激光沖擊次數(shù)和沖擊能量的增加，滲碳體的球化程度加?。?道次ECAP變形后的超微細(xì)復(fù)相組織經(jīng)激光沖擊后鐵素體晶粒可以得到進(jìn)一步細(xì)化，由激光沖擊前的0.4μm細(xì)化至0.15μm，同時(shí)滲碳體發(fā)生部分溶解，并且隨著激光沖擊次數(shù)和沖擊能量的增加，鐵素體點(diǎn)陣常