耐磨板是一種難變形的高強(qiáng)度耐磨損合金,其合金元素的固溶強(qiáng)化和γ'相的沉淀強(qiáng)化水平很高。具有良好的抗磨損、高硬度性能和良好的屈服強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度。它主要應(yīng)用在具有高壓、復(fù)雜應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)環(huán)境中,例如制作破碎機(jī)的工作葉片。由于該合金熱加工參數(shù)范圍比較窄,在用作工作葉片熱鍛成形時(shí),鍛件容易出現(xiàn)組織不穩(wěn)定和裂紋等缺陷,導(dǎo)致廢品率較高。因此,研究耐磨板在不同熱變形條件下的熱變形行為,對(duì)于獲得合格的優(yōu)質(zhì)鍛件具有重要意義。
研究人員通過耐磨板的高溫壓縮實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)分析該合金的流變行為特征,建立一定熱變形參數(shù)范圍內(nèi)耐磨板的本構(gòu)方程,并研究變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)合金微觀組織的影響。
實(shí)驗(yàn)所用原材料為JFE-C400耐磨板,原始組織主要由晶粒尺寸為10~30μm的等軸晶粒組成。板材加工成Φ8mm×12mm的試樣,試樣兩端加工有貯存高溫潤(rùn)滑劑的淺槽,在Gleeble-1500試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行等溫壓縮實(shí)驗(yàn)。變形溫度為1090、1120、1150、1180℃,應(yīng)變速率為0.1、1、10、50s-1,最大變形程度約為60%。實(shí)驗(yàn)過程中,試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)采集和計(jì)算行程、載荷、應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)。變形結(jié)束后水冷,然后將試樣沿縱向切開,經(jīng)研磨、拋光,再經(jīng)CuSO4(20g)+H2SO4(5ml)+HCl(50ml)+H20(100ml)溶液腐蝕后,在金相顯微鏡下觀察合金微觀組織。試驗(yàn)結(jié)果表明:
(1)耐磨板在不同條件下變形時(shí),隨著應(yīng)變?cè)黾樱l(fā)生了流變軟化現(xiàn)象,流變軟化的原因是合金在熱變形過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。隨著應(yīng)變速率減小,流動(dòng)應(yīng)力達(dá)到峰值時(shí)的應(yīng)變及峰值應(yīng)力均減小。
(2)建立了耐磨板高溫變形本構(gòu)方程,方程的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合度較好,相對(duì)誤差均在8%以下,說明該方程準(zhǔn)確地描述了合金熱變形時(shí)的流變行為。
(3)變形溫度對(duì)耐磨板微觀組織影響顯著。隨著溫度升高,動(dòng)態(tài)再結(jié)晶更加充分,晶粒尺寸變大,晶粒組織均勻程度提高;隨著應(yīng)變速率的增加,晶粒尺寸先變小后增大。當(dāng)應(yīng)變速率為1s-1時(shí)晶粒組織較為細(xì)小。