耐磨板是一種難變形的高強度耐磨損合金,其合金元素的固溶強化和γ'相的沉淀強化水平很高。具有良好的抗磨損、高硬度性能和良好的屈服強度、抗張強度、蠕變強度。它主要應用在具有高壓、復雜應力和腐蝕介質環境中,例如制作破碎機的工作葉片。由于該合金熱加工參數范圍比較窄,在用作工作葉片熱鍛成形時,鍛件容易出現組織不穩定和裂紋等缺陷,導致廢品率較高。因此,研究耐磨板在不同熱變形條件下的熱變形行為,對于獲得合格的優質鍛件具有重要意義。
研究人員通過耐磨板的高溫壓縮實驗所得數據分析該合金的流變行為特征,建立一定熱變形參數范圍內耐磨板的本構方程,并研究變形溫度和應變速率對合金微觀組織的影響。
實驗所用原材料為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滑劑的淺槽,在Gleeble-1500試驗機上進行等溫壓縮實驗。變形溫度為1090、1120、1150、1180℃,應變速率為0.1、1、10、50s-1,最大變形程度約為60%。實驗過程中,試驗機自動采集和計算行程、載荷、應力和應變數據。變形結束后水冷,然后將試樣沿縱向切開,經研磨、拋光,再經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。試驗結果表明:
(1)耐磨板在不同條件下變形時,隨著應變增加,發生了流變軟化現象,流變軟化的原因是合金在熱變形過程中發生了動態再結晶。隨著應變速率減小,流動應力達到峰值時的應變及峰值應力均減小。
(2)建立了耐磨板高溫變形本構方程,方程的計算值與實驗值吻合度較好,相對誤差均在8%以下,說明該方程準確地描述了合金熱變形時的流變行為。
(3)變形溫度對耐磨板微觀組織影響顯著。隨著溫度升高,動態再結晶更加充分,晶粒尺寸變大,晶粒組織均勻程度提高;隨著應變速率的增加,晶粒尺寸先變小后增大。當應變速率為1s-1時晶粒組織較為細小。