【摘要】：通過熱壓縮實驗研究了21Cr~(-1)1Ni-N-RE節(jié)鎳型奧氏體耐熱鋼的熱力學行為和微觀組織演變過程。通過對實驗數(shù)據(jù)的回歸分析,得到實驗鋼熱變形激活能為451 k J/mol,應力指數(shù)為5.12。建立了熱變形方程,確定了最大變形抗力和動態(tài)再結(jié)晶臨界應變預測模型。通過對微觀組織演變過程的分析,得到了實驗鋼獲得均勻細小的完全動態(tài)再結(jié)晶組織的熱變形條件為1150℃和10 s~(-1)。
【圖文】：

4504003503002502001501005004504003503002502001501005000.20.40.60.81.01.2應變0.20.40.60.81.01.2應變0.20.40.60.81.01.2應變0.20.40.60.81.01.2應變應力/MPa900℃950℃1000℃1050℃1100℃1150℃1200℃900℃950℃1000℃1050℃1100℃1150℃1200℃900℃950℃1000℃1050℃1100℃1150℃1200℃900℃950℃1000℃1050℃1100℃1150℃1200℃(a)ε夦=0.01s-1(b)ε夦=0.1s-1(c)ε夦=1s-1(d)ε夦=10s-1圖1不同變形條件下試樣的流變曲線Fig.1Flowcurvesofsamplesunderdifferentdeformationconditions10℃/s加熱至1200℃，保溫2min，然后以5℃/s冷卻至變形溫度(900～1200℃)，保溫1min，以0.01、0.1、1.0、10s-1應變速率壓縮至真應變1.0，變形后立即水冷至室溫，以保持變形組織。每隔50℃進行一次熱壓縮實驗。變形后的試樣沿軸向剖開，采用5%草酸水溶液電解腐蝕，腐蝕電壓為5V，時間為45s。2實驗結(jié)果及討論2.1流變曲線不同溫度、應變速率下鋼的流變曲線如圖1所示。由圖可見，在一定應變量下流變曲線出現(xiàn)峰值，，隨溫度升高及應變速率降低峰值應力下降。在變形條件為900℃和1.0～10s-1時，曲線峰值應力變得不明顯。在變形初始階段，實驗鋼流變應力隨應變量增加而迅速增大，這是由于實驗鋼發(fā)生動態(tài)回復較慢不能消除加工硬化，使晶粒內(nèi)部的畸變能逐漸累積，位錯也逐漸增加，從而使變形應力迅速增加。隨應變量增加，流變曲線開始出現(xiàn)峰值，峰值應力大小對預測變形過程中最大載荷具有重要的作用。峰值應變之后流變應力降低，這是由于材料內(nèi)發(fā)生的動態(tài)軟化速率大于加工硬化速率。當應變量較大時流變曲線趨于平?

]=A1σn1ασ<0.8時(1)Z=ε夦exp[Q/(RT)]=A2exp(βσ)ασ>1.2時(2)Z=ε夦exp[Q/(RT)]=A[sinh(ασ)]n適用所有應力(3)式中:A1、A2、A、n1、β均為材料常數(shù)；α(=β/n1)為應力水平參數(shù)；n為應力指數(shù)；Q為熱變形激活能；R為氣體常數(shù)；T為熱力學溫度；ε夦為應變速率；本文中σ取峰值應力σp。對式(1)、(2)兩邊取對數(shù)得：lnε夦=lnA1+n1+lnσ-Q/RT(4)lnε夦=lnA2+n1+βσ-Q/RT(5)將不同變形條件下的峰值應力帶入式(4)、(5)，得到lnε夦-lnσ和lnε夦-σ的關系(圖2)。由于式(1)適用于低應力水平，式(2)適用于高應力水平，因此，α由圖2(a)中1100～1200℃的n1平均值(n1=5.9733)和圖2(b)中900～1050℃的β平均值(β=0.0374)共同決定。由以上數(shù)據(jù)可得，α=0.0063。對式(3)取對數(shù)得：6.05.85.65.45.25.04.84.64.44.24.03.84404003603202802402001601208040-5-4-3-2-1012345-5-4-3-2-1012345ln(ε夦/s-1)ln(ε夦/s-1)σ/MPal(nσ/MPa)900℃950℃1000℃1050℃1100℃1150℃1200℃900℃950℃1000℃1050℃1100℃1150℃1200℃(a)lnε夦-lnσ(a)lnε夦-σ圖2峰值應力與應變速率的關系Fig.2Relationshipofpeakstressandstrainrates60

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