Page 38 - 机械工程材料2024年第十一期

张肖佩佩，等： 18CrNiMo7-6齿轮钢的动态再结晶和亚动态再结晶行为及其动力学模型

Gleeble-3500型热模拟试验机上分别进行单道次和 变量的增加而急速增加，在达到一定的应变量后，流
双道次热压缩试验：试样均先以10 ℃ · s −1 的升温 变应力增势变缓。在流变应力达到一定值后，流变
速率加热到1 200 ℃，保温180 s，然后用氦冷却气体 曲线随着应变速率的不同，呈现出不同的变化趋势。
−1
以10 ℃ · s −1 的速率冷却到变形温度（1 000，1 050， 在低温（1 000~1 050 ℃） 和高应变速率（1~5 s ）下，
1 100，1 150 ℃） ，保温30 s以消除变形前的温度梯度， 流变曲线为应力随应变逐渐增大的加工硬化型；在
−1
再在不同条件下进行压缩。单道次压缩时的应变速 高温（1 100~1 150 ℃）和高应变速率（1~5 s ），以
−1
率分别为0.01，0.1，1，5 s −1 ，工程变形量为56%（真 及低温（1 000~1 050 ℃）和中应变速率（0.1 s ）下，
应变0.82） ；双道次压缩时每道次的应变速率分别为 流变曲线为应力不随应变剧烈变化的基本稳定的动
0.01，0.1，1 s −1 ，道次间隔时间分别为5，10，30 s，第 态回复型；在高温（1 100~1 150 ℃）和低、中应变速
−1
一道次真应变为0.3，总真应变为0.45。热压缩结束 率（0.01，0.1 s ）下，流变曲线为应力随应变逐渐下
后立即进行淬火，以保留高温变形组织。将热压缩 降后最终稳定的动态再结晶型。这是因为在相同变
后的试样在中心进行纵剖，经研磨抛光后用苦味酸 形温度下，应变速率越小，位错增殖速率越小，位错
腐蚀，采用Zeiss Observer.Z1m型光学显微镜（OM） 运动阻力越小，加工硬化效应越弱，加工硬化与动
观察显微组织。 态软化效应的差值越大，所以流变曲线的峰越明显。
由图1还可知，在相同应变速率下，变形抗力随着变
2 试验结果与讨论
形温度的升高而降低，说明提高变形温度有利于提
2.1 动态再结晶行为 高动态再结晶等动态软化效应。此外，在应变超过0.7
由图1可见，试验钢在不同变形条件下的流变 后，不同变形条件下的流变应力均有增大的现象，这
曲线均具有以下特征：在变形初期，变形抗力随着应 是因为实际热压缩的真应变过大导致了加工硬化。

140
80 1 000 ℃ 1 000 ℃
70 120
60
100
真应力/MPa 50 1 050 ℃ 真应力/MPa 80 1 050 ℃
1 100 ℃
1 100 ℃
40
1 150 ℃
60
1 150 ℃
30
20 40
10 20
0 0
0.2 0.4 0.6 0.8 0.2 0.4 0.6 0.8
真应变 真应变
(a) 0.01 s −1 (b) 0.1 s −1
200 1 000 ℃ 200
1 000 ℃
1 050 ℃
150 1 100 ℃ 150 1 050 ℃
1 100 ℃
真应力/MPa 100 1 150 ℃ 真应力/MPa 100 1 150 ℃
50 50

0 0
0.2 0.4 0.6 0.8 0.2 0.4 0.6 0.8
真应变 真应变
(c) 1 s −1 (d) 5 s −1
图 1 不同变形温度和不同应变速率单道次热压缩时试验钢的流变曲线
Fig. 1 Flow stress curves of test steel during single-pass thermal compression at different deformation temperatures and different strain rates

以变形温度1 100 ℃和应变速率0.1 s −1 的变形 现出两个阶段：第一阶段，加工硬化率随着流变应力
条件为例，对该条件下的流变应力对真应变求导，得 的增加而减小，这是动态回复的软化效应抵消了部
到试验钢的加工硬化率随流变应力的变化情况 ［14］ 。 分加工硬化效应造成的；第二阶段，当流变应力增加
由图2可知，在变形温度1 100 ℃和应变速率0.1 s −1 到临界应力σ c 时，加工硬化率曲线出现拐点，加工硬
条件下，试验钢的加工硬化率随流变应力的变化呈 化率减小得越来越快，即动态再结晶进程越来越快。

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