鍛件的變形規(guī)律
采用物理模擬方法系統(tǒng)地研究了餅塊類、筒體類、軸類鍛件內(nèi)部的變形分布規(guī)律。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在變形過(guò)程中，由于邊界摩擦的作用，大變形區(qū)與剛性區(qū)之間無(wú)明顯的過(guò)渡區(qū)，在區(qū)間形成了劇烈的剪切變形帶；隨著變形的增大，變形區(qū)經(jīng)較大變形后，材料內(nèi)部的受力情況將發(fā)生變化。變形繼續(xù)增大時(shí)，則表現(xiàn)為剪切帶開始移動(dòng)并引起剛性區(qū)逐層進(jìn)入塑性狀態(tài)。
在上述條件下，加之夾雜物和粗大晶界的存在，裂紋非常容易在夾雜物和晶界處產(chǎn)生。如鐓粗過(guò)程中，在與砧面接觸的剛性區(qū)和中間部分的大變形區(qū)之間的剪切帶中變形非常劇烈，當(dāng)變形達(dá)到某一特定值時(shí)，原剛性區(qū)開始發(fā)生變形致使載荷急劇增大，此時(shí)經(jīng)常引起缺陷擴(kuò)展。在模塊、筒體、軸類鍛件變形過(guò)程中也存在類似現(xiàn)象。
在鍛造過(guò)程中，大型鍛件內(nèi)部存在的夾雜物和粗大的晶界是引起材料損傷的原因。研究夾雜物的變形行為及其對(duì)金屬基體變形的影響表明，在800℃～1200℃溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，裂紋產(chǎn)生存在著3種形式：
1.夾雜處基體形成空洞，空洞長(zhǎng)大直至匯合；
2.夾雜與基體脫開形成空洞，然后沿界面擴(kuò)展到基體直至斷裂；
3.裂紋萌生于晶界，沿晶界擴(kuò)展至斷裂。
采用云紋法研究了夾雜、空洞等缺陷處的微觀變形分布情況，證明了缺陷的形貌直接影響著應(yīng)力集中程度，剪切變形和缺陷局部應(yīng)力的綜合作用致使缺陷之間金屬基體斷裂，微小夾雜通過(guò)裂紋相連，然后夾雜擠入裂紋，直至形成更大的夾雜性裂紋是引起探傷超標(biāo)的重要原因之一。用此可以圓滿地解釋餅塊類鍛件中心夾陷層缺陷形成的原因，并為消除此類缺陷奠定了理論基礎(chǔ)。
夾雜物形貌和晶界狀況直接影響著大型鍛件的使用性能，不合理的缺陷分布極有可能成為使用過(guò)程中大型鍛件突然失效的重大隱患。雖然目前檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)還無(wú)法對(duì)其進(jìn)行科學(xué)評(píng)判，但在鍛造過(guò)程中應(yīng)充分利用變形特性保證缺陷的合理分布。研究變形分布規(guī)律可以有效地解決空洞壓實(shí)問(wèn)題，為變形控制晶粒度乃至生產(chǎn)復(fù)合性能鍛件提供工藝參數(shù)。
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