20CrNi2Mo鋼是國(guó)標(biāo)GB3203-82推薦鋼種，在我國(guó)主要應(yīng)用于生產(chǎn)齒輪、軸承等承受沖擊載荷的結(jié)構(gòu)件。在世界主要工業(yè)強(qiáng)國(guó)中，具有相同或相近化學(xué)成分的鋼種還有美國(guó)的SAE4320、日本的SNCM420和俄羅斯的20XH2M鋼等，該類(lèi)合金鋼由于合金元素含量低，各種合金元素配比較好，在世界范圍內(nèi)均有廣泛應(yīng)用。20CrNi2Mo鋼主要通過(guò)軋制、模鍛等熱成形工藝進(jìn)行加工，隨著鍛件精密化要求的提高，優(yōu)化熱加工工藝參數(shù)已經(jīng)成為組織和力學(xué)性能精確控制的主要手段。
熱加工圖是優(yōu)化熱加工工藝的一種先進(jìn)方法，材料在熱變形過(guò)程中，包含了安全加工和材料損傷過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程都可以通過(guò)材料的熱加工圖來(lái)預(yù)測(cè)，現(xiàn)有的熱加工圖主要有兩種：一種是Raj基于原子模型理論提出的熱加工圖，雖然該熱加工圖使人們對(duì)金屬成形過(guò)程有了更深入的了解，但是其應(yīng)用具有一定的局限性。另一種熱加工圖是由Prasad基于動(dòng)態(tài)材料模型提出的，簡(jiǎn)稱為DMM熱加工圖。DMM熱加工圖既能夠反映材料變形中的微觀組織演化機(jī)制，同時(shí)還可以描述材料熱加工過(guò)程中的失穩(wěn)區(qū)域，因此被廣泛應(yīng)用于鋼、鈦、鋁、鎂及其合金的熱變形行為研究及熱加工工藝參數(shù)優(yōu)化。
目前，對(duì)20CrNi2Mo鋼的研究主要集中在熱處理工藝對(duì)材料組織和力學(xué)性能的影響，很少有人探索熱加工工藝及其對(duì)綜合性能的影響。貴州大學(xué)材料學(xué)院的研究者在DIL805A/T熱模擬試驗(yàn)機(jī)上對(duì)20CrNi2Mo鋼進(jìn)行了等溫單道次軸向熱壓縮試驗(yàn)，分析了熱變形參數(shù)對(duì)流變應(yīng)力的影響規(guī)律，采用變形激活能Q和溫度T的雙曲正弦函數(shù)修正的Arrhenius關(guān)系描述了20CrNi2Mo鋼熱變形過(guò)程中最大變形抗力本構(gòu)方程；基于DMM理論建立了該鋼的功率耗散圖和流變失穩(wěn)圖，以功率耗散圖和失穩(wěn)圖為基礎(chǔ)繪制得到20CrNi2Mo鋼的熱加工圖，從而分析獲得了該鋼較優(yōu)的熱變形工藝參數(shù)，并觀察了熱變形后的組織，為20CrNi2Mo鋼的的熱加工工藝控制及變形過(guò)程中的力學(xué)分析提供了理論依據(jù)。研究結(jié)果表明：
（1）在試驗(yàn)工藝條件下，變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)低碳鋼20CrNi2Mo的流變應(yīng)力影響較大。當(dāng)應(yīng)變速率保持不變時(shí)，流變應(yīng)力隨變形溫度的升高而降低，而在相同的變形溫度下，流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增加而增加；
（2）求得試驗(yàn)鋼在900～1050℃、0.001～1s-1的變形條件下的變形激活能和包含Z參數(shù)的最大變形抗力本構(gòu)方程；
（3）基于DDM理論構(gòu)建了20CrNi2Mo鋼在真應(yīng)變0.1～0.5的熱加工圖，結(jié)合功率耗散因子和失穩(wěn)判據(jù)對(duì)熱加工圖進(jìn)行分析得出了20CrNi2Mo鋼在ε為0.4時(shí)，具有較大的功率耗散效率和較小的失穩(wěn)區(qū)域，此應(yīng)變量下較優(yōu)的熱加工工藝區(qū)間為：溫度940～960℃、應(yīng)變速率0.0011s-1或溫度1025～1050℃、應(yīng)變速率0.01～0.06s-1。（余冶） |
