表面凹槽形態(tài)對Q-P-T鋼力學性能和成形性的影響.pdf

1、新型淬火-分配-回火(Q-P-T)鋼是目前具有最佳強塑積的先進高強度鋼之一,國內外研究者對其進行了大量的研究,包括其析出強化機制,殘留奧氏體增塑機制等,但大部分研究都集中在Q-P-T鋼的力學性能以及組織結構上,尚未對其實際生產中的成形加工性能進行研究。
　　成形極限圖(FLD)是目前最為廣泛應用的表征材料成形能力的工具。通常,確定FLD的方法有實驗和理論計算兩種,但通過實驗來確定成形極限圖不僅工作量大,而且得到的數(shù)據(jù)往往很分散以至

2、于FLD的準確性受到影響,因此采用極大減少實驗量的數(shù)值方法來建立FLD。數(shù)值模擬成形極限需要結合材料的本構關系以及失穩(wěn)理論。鑒于材料不可避免的存在缺陷和厚度的微小不均性,在M-K的凹槽理論中,認為板材的失穩(wěn)均始于某一凹槽缺陷部分,把凹槽作為突破口研究FLD。然而,純數(shù)值模擬也存在著不足,最突出的在于無法完全模擬材料的真實特性,很多內部缺陷或者熱處理參數(shù)均會影響材料的本構關系,而本構關系又直接影響著材料的極限應變預測。另外,在現(xiàn)有的FLD

3、理論的凹槽模型中,研究者運用不同的凹槽角度進行模擬,但尚未確認合理的凹槽角度范圍;此外,很多研究雖然考慮了初始厚度不均度對成形性的影響,但是并未明確給出多大的凹槽深度滿足成形性條件,即尚未確認在FLD理論預測中它們應取的合理數(shù)值。本文對Fe-0.2C-1.5Mn-1.5Si-0.6Cr-0.05Nb進行淬火-分配-回火處理,以此為實驗材料對Q-P-T鋼的成形性進行探索。
　　本文對單晶體的彈塑性理論進行了張量描述,給出了理論上描述

4、材料本構關系的表達式,并結合Swift失穩(wěn)判據(jù),Hill失穩(wěn)判據(jù)和M-K失穩(wěn)判據(jù)分別給出了預測材料極限應變的方法。通過設計不同的凹槽形態(tài),即凹槽深度比分為5％,10%,15%,25%,凹槽角度分為90°,60°,45°,確定了凹槽形態(tài)對Q-P-T鋼力學性能的影響。單軸拉伸結果表明,當凹槽深度比固定時,隨著凹槽角度變小,材料的強度和塑性均會變大;當凹槽角度固定時,隨著凹槽深度比的增大,材料的強度和塑性均會變小;在凹槽深度比超過10%后,材

5、料的強度會出現(xiàn)大幅下降?？傊诒緦嶒炛械乃邪疾坌螒B(tài)中(不包括無凹槽試樣),凹槽深度比為5%,凹槽角度為45°的凹槽試樣表現(xiàn)的強度與塑性均為最佳。隨后,通過對比不同擬合模型的優(yōu)劣,確定采用Ludwik模型來擬合本構關系,結合Swift-Hill失穩(wěn)理論計算不同凹槽深度比的45°凹槽試樣單軸拉伸下的極限應變,得出5%凹槽深度比滿足成形性條件,遠大于5%凹槽深度比的理論計算值將低估實際材料成形性能力;在凹槽比約為5%時,大于45°凹槽角的理