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)系研究材料的流動應力與宏觀熱力參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系是表征材料加工性能的一個基 本量，是聯(lián)系加工過程中材料的動態(tài)響應與熱力參數(shù)的媒介，是計算加工過程力 能消耗及用數(shù)值分析方法對加工過程進行數(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，運用Gleeble Gleeble-1500 1500型 熱力模擬機對某含硼微合金鋼進行了單、雙道次的壓縮實驗，借助實驗所得結(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)系塑性理論認為［131733］，可用單位彈性形狀改變勢能極限值的平方根或用與其 只相差一常因子的極限應力強度或極限剪應力強度作為變形抗力指標。由于極限 應力強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 應力狀態(tài)的種類無關(guān)，且在數(shù)值上等于線性拉伸(或壓縮)時的屈服極限，所以在研 究材料的塑性變形時可用相應一定變形溫度、一定變形速度和

3、變形程度的線性拉 伸(或壓縮)時的屈服極限作為變形抗力指標。注意到相鄰加工道次間的時間間隔將影響金屬的回復、再結(jié)品及第二相析出 ［134］，進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 %——金屬的化學成分和組織；T——變形溫度；&——變形程度；£----變形速度；t ------時間間隔?；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，實際上往往需要借助各種實驗手段來建 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描述［135,144］Fig.2.1 Classifi

5、cation of stress—strain curves③ 變形速度對變形抗力的影響實驗表明，變形抗力與變形速度在雙對數(shù)坐標中呈線性關(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 殘余應變對變形抗力的影響對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，變形抗力會顯著提高。 這是因為在前面加工道次中產(chǎn)生的錯位或加工硬化在道次間隔時間內(nèi)沒有完全消 失，從而顯示出殘余應變的累積效果。殘余應變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)系的實驗研究2.2.1實驗設(shè)備確定材料本構(gòu)關(guān)系的實驗方法有拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)法等。拉伸實驗方法簡便，