Page 39 - 理化检验-物理分册2022年第十二期
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王程明, 等: 工程机械用 Q690 钢的热变形行为
表 1 工程机械用 Q 690 钢的化学成分 % 不时地将试样从溶液中拿出, 并用脱脂棉擦拭可能
质量分数 存在的残留剂, 最后采用光学显微镜观察试样的显
项目
C Si Mn Cr Mo Nb Ti Al P S 微组织。
实测值 0.07 0.32 1.27 0.38 0.31 0.030.0250.040.0120.005
2 试验结果与分析
将材料线切割加工成尺寸为 10 mm×15mm 2.1 Q 690 钢的真应力 - 真应变曲线
( 直径 × 高度) 的标准 圆柱试样, 利用 Gleeble3800
Q690 钢在不同变形温度和应变速率下的真应
型热模拟试验机对试样进行高温压缩试验, 试验过
力 - 真应变曲线如图 1 所示, 由图 1 可以看出: 在不
程中, 为避免试样发生氧化, 将试验腔抽真空结束后
同变形条件下, Q690 钢的流变应力均随温度的降低
充入氩气, 使整个试验均在保护气氛中。
和应变速率的升高而增加。在温度为 1150 ℃ , 应
具体试验工艺为: 将试样以 10 ℃ / s 的速率升
变速率为 0.01s -1 的高变形温度、 低应变速率条件
温至 1200℃ , 保温3min后, 以5℃ / s的速率降温
下, Q690 钢呈现出明显的动态再结晶现象, 在流变
至变形温度, 即1150 , 1100 , 1050 , 1000 , 950 , 900 ,
应力曲线上表现为流变应力先增加后降低, 最后趋
-1 的应变
850℃ , 保温30s , 分别以0.01 , 0.1 , 1 , 10s 于平稳, 有明显的峰值应力; 而在高应变速率、 低变
速率进行 50% 的压缩变形。变形结束后, 为保留原
形温度下, Q690 钢呈现出明显的动态回复现象, 流
组织, 对试样进行快速水冷; 将变形后的试样沿轴向
变应力曲线并没有明显的峰值应力, 该条件下 Q690
切割, 制成金相试样, 经研磨、 抛光后, 用过饱和三硝
钢不易发生动态再结晶, 如温度为850℃ , 应变速率
基苯酚和适量洗发水进行腐蚀, 为避免过度腐蚀, 要
为 10s -1 的热变形条件。
图 1 Q 690 钢在不同变形温度和应变速率下的真应力 - 真应变曲线
在同一应变速率下, Q690 钢流变应力随变形温 生, 导致流变应力增加。
度的升高而降低, 这是因为温度越高, 材料的热激活 2.2 Q 690 钢的热变形本构方程
能就越强, 原子有了足够的活动能, 晶界阻力降低, 热变形本构方程是描述材料变形行为的重要数
导致流变应力减小。 学模型, 阐述了应力应变、 应变速率以及温度之间的
在同一变形温度下, Q690 钢流变应力随应变速 关系, 本构方程的建立对建立数值模拟模型具有重
率的升高而增加, 这一现象是由位错密度增加导致 要意义。
的。应变速率增大不仅使得位错密度增加, 变形受 为建立 Q690钢的热变形本构方程, 采用SELLARS
到阻碍, 而且会缩短动态再结晶时间, 阻碍再结晶发 提出的双曲正弦模型 [ 3-6 ] 来表达, 如式( 1 ) 所示。
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