铸态25Mn钢热变形行为及流变应力本构模型研究.pdfVIP

文章编 号 ：1672一O121(2015)o5—0092—06 铸态 25Mn钢热变形行为及流变应 力 本构模型研究 戚 玉超 1,2 雷步 芳 1,2 李永 堂 1,2t巨 丽 1,2 (1．太原科技 大学 材料科 学 与工程 学 院 ，山西 太原 030024； 2．太 原科技大学 金属材料成形理论与技术 山西省重 点实验 室，山西 太原 030024) 摘要 ：为实现铸态 25Mn钢 热辗扩 的数值模拟与制定合理 的热成形工艺参数 ，基于 Gleeble一3500热模拟 试验机进行 了单道次热压缩试验 ，系统地分析 了各变形参数(变形温度 、变形速 率 、初始 晶粒尺寸 )对铸态 25Mn钢热变形及流变应力 的影 响 ，通过对 实验数据进 行线性分析推 导 出铸态 25Mn钢 的热压缩本构方程 。 研究结果表 明：当变形温度越高、应变速率越小、初始 晶粒越细小时，越容易发生动态再结 晶；流变应力 的预 测值 与实验值较 吻合 ，且预测值最大误差仅为 5．9％。 关键词 ：铸 态 25Mn钢 ；热压缩变形 ；流变应力 ；本构方程 中 图分类 号 ：TG142．41；TG314．4 文献标 识码 ：A DOI：10．16316／j．issn．1672—0121．2015．05．027 0 前言 实验用钢为某 公 司生产 的铸态 25Mn钢钢锭 ， 随着 国家建设快速发展及节 能减排 的需求 ，基 其化 学成分 如表 1所 示 。 于铸坯环件 的铸辗复合成形工艺成为 国内研究的热 表 1铸 态 25Mn钢 的化 学成 分 (质 量分数 ／％) 点 l【】。要研究环件辗扩过程及微观组织衍变过程 ，对 成份 C Si Mn S P Fe 环件铸辗变形进行宏微观耦合模拟 ，建立精确 的本 含量 0．235 0-37 1．0 0．022 0．026 Bal 构模 型是至关重要 的。本构模 型是 刚塑形有 限元数 值模拟 的前提条件 2J『，是选取材料变形参数 的重要依 1．2 实验 方法 据 ，并且也是辗扩过程 中设备 吨位选择 的重要依据 ， 本 实 验 在 由美 国 DSI公 司生产 的 Gleeble一 对指导环件生产具有重要现实与理论意义 。 3500上进 行 ，实验分成两部分 。 目前 国内外在材料 的热变形行为方面做 了大量 实验 一方案 ：将试 样 以 5 ／s的速度加 热 到 的研究l3l，但是对于 C—Mn钢方面 的研究都是针对高 1200℃，保温 5min保证 奥 氏体均匀化 ，然后 以 5qC／s Mn钢 ，而对于铸态 25Mn钢 热变形及流变应力方 分 别 冷却 到 900℃ 、1000℃、1100clC、1200℃变形 温 面 的研究很少 。本文 以铸态 25Mn钢为研究对象 ，对 度 ，保温 30s以保证试样温度均匀 ，之后进行热压 实验材料在不 同变形条件下 的变形行为进行热压缩 缩 ，变形量为 70％，变形速度分别为 0．1s～、0．5s～、 模拟 实验 。通过对加工硬化率 曲线进 行分析获得材 1．Os 、2．Os～，5．Os 考察形变温度和形变速率对热变 料 的特征应变 ，线性 回归建立材料 的本构方程 ，为后 形 的影响 。 续科学制定铸坯 25Mn钢热加工工艺提供理论依据 。 实验二方 案 ：将试 样 以 5~C／s的速度 加热 到 1200~C、l1O0~C、1000~保温 5min保 证 奥 氏体均 匀 实验材 料与 方法