2材料高溫變形本構(gòu)關(guān)系

1、2材料高溫變形本構(gòu)關(guān)系研究材料的流動(dòng)應(yīng)力與宏觀熱力參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系是表征材料加工性能的一個(gè)基 本量，是聯(lián)系加工過(guò)程中材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與熱力參數(shù)的媒介，是計(jì)算加工過(guò)程力 能消耗及用數(shù)值分析方法對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬的基本方程。本章在全面敘述材料本構(gòu)關(guān)系研究基本理論的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Gleeble Gleeble-1500 1500型 熱力模擬機(jī)對(duì)某含硼微合金鋼進(jìn)行了單、雙道次的壓縮實(shí)驗(yàn)，借助實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果 建立了材料的本構(gòu)關(guān)系模型，從而為數(shù)值模擬

2、提供了可靠的原始信息。2.1材料高溫變形本構(gòu)關(guān)系研究基本理論2.1.1變形抗力及本構(gòu)關(guān)系塑性理論認(rèn)為［131733］，可用單位彈性形狀改變勢(shì)能極限值的平方根或用與其 只相差一常因子的極限應(yīng)力強(qiáng)度或極限剪應(yīng)力強(qiáng)度作為變形抗力指標(biāo)。由于極限 應(yīng)力強(qiáng)度值僅與材料的性質(zhì)及變形溫度、變形速度和變形程度的大小有關(guān)，而與 應(yīng)力狀態(tài)的種類無(wú)關(guān)，且在數(shù)值上等于線性拉伸(或壓縮)時(shí)的屈服極限，所以在研 究材料的塑性變形時(shí)可用相應(yīng)一定變形溫度、一定變形速度和

3、變形程度的線性拉 伸(或壓縮)時(shí)的屈服極限作為變形抗力指標(biāo)。注意到相鄰加工道次間的時(shí)間間隔將影響金屬的回復(fù)、再結(jié)品及第二相析出 ［134］，進(jìn)而影響金屬的變形抗力，于是材料的變形抗力可用下述關(guān)系表述［135］：b =。(x%,T,e, £,t) (2.1 2.1)式中x %——金屬的化學(xué)成分和組織；T——變形溫度；&——變形程度；£----變形速度；t ------時(shí)間間隔?；虿捎迷隽啃问剑篸b =——dx

4、+ ——dT + ——d £ +——d £ + ——dt (2.2 2.2)dx dT d£ d£ dt要求方程(2.2 2.2)的解是十分困難的，實(shí)際上往往需要借助各種實(shí)驗(yàn)手段來(lái)建 立給定材料的變形抗力與各影響因素間關(guān)系的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型，即：b = KT K£ K£ K b0 (2.3 2.3)其 他幕函數(shù)型式或非線性模型來(lái)描述［135,144］Fig.2.1 Classifi

5、cation of stress—strain curves③ 變形速度對(duì)變形抗力的影響實(shí)驗(yàn)表明，變形抗力與變形速度在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中呈線性關(guān)系，即七=匚 m (2.8) 2.8)式中m稱為變形速度指數(shù)，該值隨溫度的增加而增大，碳鋼的m值常為0.08 0.08?0.16 0.16 ［21,28,135］。④ 殘余應(yīng)變對(duì)變形抗力的影響對(duì)于多道次熱加工變形，隨著變形溫度的降低尤其是變形溫度在奧氏體的低 溫區(qū)或材料中添加有Nb Nb、V、Ti T

6、i等抑制再結(jié)品的元素時(shí)，變形抗力會(huì)顯著提高。 這是因?yàn)樵谇懊婕庸さ来沃挟a(chǎn)生的錯(cuò)位或加工硬化在道次間隔時(shí)間內(nèi)沒(méi)有完全消 失，從而顯示出殘余應(yīng)變的累積效果。殘余應(yīng)變P常根據(jù)前道次變形程度E及道次 間的軟化程度Xs Xs按下式確定［7,39,41,55］:。=£(1 (1-X, X, ) (2.9) (2.9)2.2材料高溫變形本構(gòu)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究2.2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備確定材料本構(gòu)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法有拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)法等。拉伸實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，