20CrMo抽油桿鋼高溫熱塑性的研究及本構(gòu)模型的建立.pdf

1、本文針對包頭鋼鐵股份有限公司生產(chǎn)的20CrMo抽油桿鋼,在連鑄坯矯直區(qū)受到矯直拉、壓應(yīng)力的作用,且鑄坯受力后高溫力學性能差,裂紋易于產(chǎn)生在鑄坯表面或內(nèi)部等問題,用Gleeble-1500D熱模擬實驗機進行拉伸與壓縮實驗。通過拉伸實驗獲得了20CrMo抽油桿鋼的高溫熱塑性曲線與應(yīng)力-應(yīng)變曲線。確定了不同溫度段對應(yīng)的塑性和脆性情況,分析了溫度、應(yīng)變速率及鋼種成分對高溫力學性能的影響,通過斷口形貌與組織分析了脆性斷裂產(chǎn)生的原因。通過壓縮實驗得

2、到了20CrMo抽油桿鋼的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線,建立了20CrMo抽油桿鋼在其塑性區(qū)間內(nèi)的本構(gòu)模型。可以預測900℃~1100℃、變形量0~30％、變形速率1.5×10-3~1.5×10-2范圍內(nèi)的應(yīng)力-應(yīng)變參數(shù),及真應(yīng)力與真應(yīng)變之間的關(guān)系。
　　20CrMo抽油桿鋼的抗拉強度隨溫度的升高,呈現(xiàn)下降的趨勢,由700℃時的180MPa,逐漸降低到1250℃時的29.9MPa。實驗鋼種的高溫脆性區(qū)間為第Ⅲ脆性區(qū),800℃時,斷面收縮率僅

3、為28.37%。分析其原因,主要是Cr,Ni的碳化物和MnS等在晶界上析出,以及奧氏體晶界上有薄膜狀鐵素體析出,施加應(yīng)力后析出物處及晶界極易產(chǎn)生裂紋導致斷裂。20CrMo抽油桿鋼在900℃~1100℃范圍內(nèi)塑性最好,在此范圍內(nèi)斷面收縮率為90%以上。塑性區(qū)間高溫組織是單相奧氏體,在應(yīng)變速率較低的情況下塑性極好。
　　在變形速率一定的條件下,隨著變形溫度的升高,20CrMo抽油桿鋼的流變應(yīng)力呈現(xiàn)減小趨勢;在變形溫度一定的條件下,隨著