20CrNi2Mo鋼是國標GB3203-82推薦鋼種，在我國主要應用于生產(chǎn)齒輪、軸承等承受沖擊載荷的結構件。在世界主要工業(yè)強國中，具有相同或相近化學成分的鋼種還有美國的SAE4320、日本的SNCM420和俄羅斯的20XH2M鋼等，該類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)均有廣泛應用。20CrNi2Mo鋼主要通過軋制、模鍛等熱成形工藝進行加工，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方法，材料在熱變形過程中，包含了安全加工和材料損傷過程，這兩個過程都可以通過材料的熱加工圖來預測，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金屬成形過程有了更深入的了解，但是其應用具有一定的局限性。另一種熱加工圖是由Prasad基于動態(tài)材料模型提出的，簡稱為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制，同時還可以描述材料熱加工過程中的失穩(wěn)區(qū)域，因此被廣泛應用于鋼、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20CrNi2Mo鋼的研究主要集中在熱處理工藝對材料組織和力學性能的影響，很少有人探索熱加工工藝及其對綜合性能的影響。貴州大學材料學院的研究者在DIL805A/T熱模擬試驗機上對20CrNi2Mo鋼進行了等溫單道次軸向熱壓縮試驗，分析了熱變形參數(shù)對流變應力的影響規(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關系描述了20CrNi2Mo鋼熱變形過程中最大變形抗力本構方程；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程中的力學分析提供了理論依據(jù)。研究結果表明：
（1）在試驗工藝條件下，變形溫度和應變速率對低碳鋼20CrNi2Mo的流變應力影響較大。當應變速率保持不變時，流變應力隨變形溫度的升高而降低，而在相同的變形溫度下，流變應力隨應變速率的增加而增加；
（2）求得試驗鋼在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方程；
（3）基于DDM理論構建了20CrNi2Mo鋼在真應變0.1～0.5的熱加工圖，結合功率耗散因子和失穩(wěn)判據(jù)對熱加工圖進行分析得出了20CrNi2Mo鋼在ε為0.4時，具有較大的功率耗散效率和較小的失穩(wěn)區(qū)域，此應變量下較優(yōu)的熱加工工藝區(qū)間為：溫度940～960℃、應變速率0.0011s-1或溫度1025～1050℃、應變速率0.01～0.06s-1。（余冶） |
