30CrMnSiNi2A鋼的動態(tài)性能研究.pdf

1、30CrMnSiNi2A鋼是一種低合金超高強(qiáng)度鋼，在航空、航天、艦船、交通運(yùn)輸和國防等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，研究其在動態(tài)載荷作用下的力學(xué)行為及其數(shù)學(xué)模型一動態(tài)本構(gòu)關(guān)系，是動態(tài)測試領(lǐng)域中一個(gè)重要的課題，具有重要的意義。本文首先利用熱處理實(shí)驗(yàn)裝置和電子萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)，對30CrMnSiNi2A鋼試樣進(jìn)行了熱處理實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，分析了經(jīng)過不同熱處理后，30CrMnSiNi2A鋼硬度、組織的變化，得到了靜態(tài)實(shí)驗(yàn)下試樣的應(yīng)力一應(yīng)變曲線。并且采用

2、分離式Hopkinson壓桿測試裝置較為全面地研究了30CrMnSiNi2A鋼在不同熱處理制度下的動態(tài)力學(xué)性能。主要內(nèi)容如下： 1．從經(jīng)過正火熱處理的30CrMnSiNi2A鋼的成形彈體上取六塊材料進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)，其中一塊保持原狀態(tài)，另外的五塊分別通過箱式電阻爐進(jìn)行860℃淬火熱處理，淬火后材料經(jīng)油冷后又分別進(jìn)行200℃，300℃，400℃，500℃，600℃回火油冷的熱處理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后用洛氏硬度計(jì)測得了不同熱處理制度下材料的硬

3、度值。結(jié)果表明正火后30CrMnSiNi2A鋼硬度值最低：淬火后其硬度值最高；淬火后又回火的材料，其硬度值隨回火溫度的降低而升高。并通過金相圖片分析了不同熱處理溫度下材料的微觀組織變化。 2．選用經(jīng)正火處理、860℃淬火200℃回火、860℃淬火600℃回火熱處理后的三組材料在電子萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，首先把所選三組材料制成尺寸為ф4×6mm的小試樣，然后利用該實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了應(yīng)變率為10<'-1>/s，10<'-3>/

4、s的靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，得到了試樣在不同應(yīng)變率下的靜態(tài)應(yīng)力一應(yīng)變曲線。結(jié)果表明：30CrMnSiNi2A鋼屈服強(qiáng)度具有一定的率敏感性，同一組試樣在不同應(yīng)變率下的屈服強(qiáng)度均隨應(yīng)變率增加而增加；不同組試樣在同等應(yīng)變率下的屈服強(qiáng)度變化規(guī)律為：經(jīng)正火熱處理后的鋼屈服強(qiáng)度值最低，經(jīng)淬火、回火熱處理后的鋼屈服強(qiáng)度值隨回火溫度降低而升高。 3．利用SHPB動態(tài)測試裝置，對上述所選三組材料進(jìn)行了應(yīng)變率均值為1000/s，3000/s，5000/s，1

5、0000/s，12000/s的動態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，試樣尺寸為ф4×4mm，ф3×2mm和ф1×1mm，得到了試樣在不同應(yīng)變率下的動態(tài)應(yīng)力一應(yīng)變曲線，結(jié)果表明：該合金鋼動態(tài)屈服強(qiáng)度具有一定的率敏感性，同組試樣在不同應(yīng)變率下的屈服強(qiáng)度值隨應(yīng)變率增加而增加，860℃淬火200℃回火熱處理后的鋼率敏感性在高應(yīng)變率時(shí)更加明顯，860℃淬火600℃回火熱處理后的鋼率敏感性相對要弱一些；不同組試樣在同一應(yīng)變率下的屈服強(qiáng)度值變化規(guī)律為：正火熱處理后鋼的屈服強(qiáng)

6、度值最低，淬火后經(jīng)過回火處理的鋼屈服強(qiáng)度值隨回火溫度的降低而升高。 4．根據(jù)靜態(tài)、動態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合。Perzyna得到的屈服強(qiáng)度與應(yīng)變率的關(guān)系式，得到了經(jīng)過不同熱處理后30CrMnSiNi2A鋼屈服強(qiáng)度與應(yīng)變率之間的關(guān)系式： 比較了通過Perzyna公式計(jì)算的屈服強(qiáng)度值和實(shí)驗(yàn)得到的屈服強(qiáng)度值，二者結(jié)果較接近，即該模型能較好的描述每組鋼屈服強(qiáng)度和應(yīng)變率的關(guān)系。 其次利用靜態(tài)、動態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合JOHNSONCOOK模型擬