超高應(yīng)變速率條件下超細晶粒高碳鋼的組織演變與性能研究.pdf

1、超細晶粒鋼(Ultrafine Grained Steel,簡稱 UFG鋼)由于具有綜合的高強度、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。目前，關(guān)于超細晶材料的研究已取得重要進展，研究對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)于超細晶材料的動態(tài)力學(xué)行為的研究，在國內(nèi)外還少有文獻報道。
　　本文采用

2、數(shù)值模擬分析與實驗研究相結(jié)合的方法，利用等徑彎曲通道變形(Equal Channel Angular Pressing，簡稱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的超微細復(fù)相組織(α+θ)。然后借助高壓(GPa量級)、短脈沖(ns量級)強激光誘導(dǎo)的沖擊波加載作用于原始珠光體和超細晶高碳鋼表面，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晶高碳鋼的顯微組織以及相應(yīng)的力學(xué)性能指標。
　　基于有限元軟件 DE

3、FORM-3D對原始組織為層片狀珠光體的 T8鋼 Bc方式多道次 ECAP過程進行了熱力耦合數(shù)值模擬，得到變形過程中任意時刻、任意部位等效應(yīng)變場的大小和分布情況。在原始組織為層片狀珠光體的 T8鋼中經(jīng)過Bc方式4道次的ECAP變形成功制備出了超微細復(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。超微細復(fù)相組織相對于層片狀珠光體組織而言，抗拉強度有所下降，屈服強度、延伸率和斷面收縮率均顯

4、著提高，硬度值變化不明顯；超微細復(fù)相組織的斷口形貌由大量細小的韌窩構(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℃下對原始組織為層片狀珠光體的GCr15鋼進行了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變形后的超微細復(fù)相組織經(jīng)激光沖擊后鐵素體晶?？梢缘玫竭M一步細化，由激光沖擊前的0.4μm細化至0.15μm，同時滲碳體發(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，鐵素體點陣常