合金钢表面热锻开裂行为的物理模拟研究.doc

合金钢表面热锻开裂行为的物理模拟研究.doc合金钢表面热锻开裂行为的物理模拟研究
℃-(轴向压缩应变总量),发现圆柱试样侧表面没有出现开裂,而裙状试样的侧表面则有裂纹产生,且裂纹方向平行于压缩方向,其中横向条纹为机械加工刀痕),这与裙状试样冷变形时的开裂方式大体相同。由此可见,在热变形工艺参数相同条件下,裙状试样表面比圆柱试样表面更容易产生开裂。将上述热变形后的两种试样在其半高处垂直于变形轴线方向切开,该切面上靠近侧表面附近的显微组织(视场距表面约200谬m)。其中,照片左侧靠近试样侧表面,右侧则靠近试样内部。对于裙状试样,晶粒由于变形而被拉长,晶界多为锯齿状,个别位置还出现了细小的再结晶晶粒,而且微裂纹分布在晶界和三岔晶界上,表明裂纹优先萌生于晶界;对于圆柱试样,在变形晶粒的晶界附近出现了大量细小的再结晶晶粒,表明动态再结晶已经发生,但是在晶界上没有发现显微裂纹,这与数值模拟的结果符合很好。将数值模拟的损伤积累和材料的动态组织变化综合到一起考虑,就可以对热变形中的开裂情况进行定性预测。 2热变形时圆柱试样开裂数值分析
,采用Normalized Cockcrofi Latham损伤标准确定两种试样内的损伤度分布规律和等效应变分布规律,从结果可以看出,两种试样内部和端面的损伤值都比较低,损伤主要集中在试样侧表面半高处附近。圆柱试样的损伤值较小,,,并且分布区域较圆柱试样要大很多。从等效应变的分布情况来看,两种试样中,等效应变的最高值主要分布在试样心部和截面对角线端点区域,其次为试样侧面附近,而试样端面附近的等效应变都比较小。此外,在试样半高处的侧表面附近,裙状试样的等效应变较小,,。由此可见,在试样侧表面半高处,在给定的热变形条件下,裙状试样的损伤值要大于圆柱试样,即这些区域在变形过程中更容易发生微孔的形核以及长大。然而,热变形时当材料的变形量一旦超过某一临界值,就要发生动态再结晶,故在研究材料热变形开裂时应该而且必须将材料的动态组织变化考虑进去。在材料的变形速率差异不大的情况下,通常认为变形温度相同时,等效应变越大,材料越容易发生动态回复或动态再结晶。对于损伤值较高的裙状试样,其侧表面半高处等效应变却较圆柱试样更小。或者说,对于圆柱试样,该位置本身就不容易发生微孔的形核和长大,而动回复或动态再结晶却容易发生,导致大量塞积的位错被消耗,从而大大降低了试样表面应力集中的程度并抑制了裂纹的产生。因此,在热变形时,裙状试样较圆柱试样更容易开裂,而这恰恰是评估材料热加工工艺塑性好坏(即热锻开裂难易程度)所期望的。
3实验结果及结论分析
然而,圆柱状金属试样在热压缩时很难发生表面开裂,只有当两端摩擦力非常大,试样产生严重鼓凸时,其表面裂纹才能产生,或者说只