42CrMo鋼力學性能研究及其動態(tài)本構描述.pdf

1、42CrMo鋼屬于中碳高強度合金鋼，作為高速列車車軸等構件的原材料，是負擔列車質量的關鍵部件。在運行中承受沖擊和旋轉彎曲等多項復雜應力以及惡劣的工作環(huán)境。作為列車運行至關重要的部件，車軸材料除了考慮承受正常的設計載荷外，在當前形勢下更需要考慮沖擊載荷的作用。本文包括采用RPL100設備完成材料的準靜態(tài)壓縮實驗;采用MTS-858微力拉扭試驗機完成材料的準靜態(tài)拉伸實驗;采用分離式霍普金森壓桿設備(SHPB)完成材料的沖擊壓縮實驗;采用分離

2、式霍普金森拉桿設備(SHTB)完成材料的沖擊拉伸實驗;采用Zeiss Axio Scope.A1.光鏡完成42CrMo鋼不同加載應變率下的微觀組織觀察實驗。實驗結果表明，42CrMo鋼，作為典型的BCC金屬材料，在寬應變率范圍內具有典型的高應變率及溫度敏感性，同時在沖擊加載實驗中，出現(xiàn)絕熱剪切的變形機制，對材料塑性變形產生重要作用。
　　本研究主要內容包括：⑴針對材料在沖擊實驗中顯示的高應變率相關性，采用位錯理論對42CrMo鋼變

3、形機理進行解釋，并改進了Zerilli-Armstrong模型，引入絕熱溫升軟化項，因為Zerilli-Armstrong模型本身在應變硬化率上的獨立性，使得改進后模型，在表征材料應變硬化、溫度軟化以及應變率效應時可以很好的耦合。為了驗證改進的Zerilli-Armstrong模型的合理性和適用性，分別采用不考慮絕熱溫升的Zerilli-Armstrong模型和引入考慮絕熱溫升這一不容忽視因素的Zerilli-Armstrong模型，參

4、數(shù)優(yōu)化后獲得的理論曲線與沖擊實驗結果進行比較。得出改進的Zerilli-Armstrong模型，可以很好地描述及預測不同應變率下42CrMo鋼的流動應力。⑵針對42CrMo鋼材料顯示出的典型BCC金屬特性，采用熱激活位錯理論對材料塑性變形機理進行解釋，認為造成準靜態(tài)到動態(tài)力學性能不同的原因在于，不同的滑移系開動條件以及Peierls勢壘的高率敏感性。對基于晶體塑性理論的本構模型進行了研究，結合BCC金屬塑性變形機理，在剪切變形率演化中引