至德钢业基于热加工图的机床用2205双相不锈钢的热加工行为研究

   至德钢业采用进口热模拟机对2205双相不锈钢进行高温热压缩变形实验，分析该材料在变形温度为950~1100℃，工程变形量为66.6%不变的条件下的流变应力变化规律。基于动态材料模型建立了2205双相不锈钢的热变形本构方程和热加工图，确定了失稳区。得到2205双相不锈钢热变形激活能，结合热加工图确定了最佳的热加工区间为变形温度为1050~1100℃，为2205双相不锈钢的热加工工艺提供依据。

  双相不锈钢由于具有奥氏体和铁素体两相组织，使其兼有优良的韧性、焊接性能和较高的强度、良好的耐氯化物腐蚀的性能，而作为一种高性能材料，被广泛用于石油、化工、造纸工业。但由于奥氏体和铁素体的软化机理不同，奥氏体易结晶而铁素体易回复，因此在两者相界面处易由于应力不均匀而产生裂纹，其次在大的应变速率下，双相不锈钢的热敏感性较高。上述因素造成了双相不锈钢的成材率低，工艺成本高，热加工难度大。影响金属材料在高温变形过程中流变行为的主要因素为应变、应变速率变形温度。至德钢业基于热模拟实验数据，通过构建2205双相不锈钢的流变应力本构方程和热加工图，研究其热加工行为，从而指导工业生产。

  通过热模拟实验，得到了2205双相不锈钢应力、应变、位移、温度，以及时间的原始数据，根据采集得到的数据绘制2205双相不锈钢在不同温度和应变速率下的真应力-真应变曲线。可以看出在不同条件下其真应力-真应变曲线的流变特性大体相同。一开始流变应力随着应变量值的增加而快速增加。后出现流变应力的最大值，即为应力峰值。不同温度和应变速率的流变应力峰值见表。但当越过峰值后，呈现出软化特征，应变量缓慢减小，最后基本不变，出现“稳态平台”。这是较高的位错能使铁素体的动态回复与奥氏体的动态再结晶过程造成了材料的软化，而材料在热变形过程中也会产生加工硬化，当材料软化和加工硬化达到了相对平衡时则出现“稳态平台”。而“稳态平台”越长则材料在变形过程中的组织越稳定，就会有良好的热塑性。从图中看到950℃时发生动态回复软化，随温度升高应变达到临界值时软化以动态再结晶为主，当应变速率时曲线呈大幅度周期性波动，由于应变速率过大动态回复和加工硬化无法达到平衡。