张兵等：纯镍6平面热压缩变形行为及加工图 481 变储能以及冷轧纯镍的显微硬度和微观组织结构的 研究.但是，国内外有关纯镍热变形行为的研究 1100℃.保温5min 很少 5℃s 本文借助Gleeble--3800热模拟试验机，利用动态 材料模型(dynamic material model,DMM)构建了纯镍 2 热模拟变形过程 (变形参数选取如下) N6材料的热加工图5a,并对其热变形过程中的组织 /5℃+ 空冷 变化规律进行了分析和研究·-四.结合所建立的热加 变形量：70% 工图，得出纯镍N6高温高应变速率热变形特点及组 应变速率1+5.10.20.40 变形温度/℃：800.900.1000.1100 织演变的规律，确定了纯镍N6在高温高应变速率条 采用正交试验的方法，在每一应变速率条件下 件下适宜的热加工变形参数区间 分别进行五个变形温度下的实验 时间 1实验 图2单道次热压缩试验方案 Fig.2 Single-pass hot compression test program 1.1实验材料 实验材料为纯镍N6板坯，其化学成分如表1所 示.将板坯用线切割加工成10mm×l5mm×20mm的 平面变形热模拟标准试样.试样变形前的金相组织如 图1所示. 表1纯镍N6化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of pure nickel N6% C Si Mn Co Ni 图3纯镍N6热模拟变形后试样 0.00630.04730.027<0.0100.0010<0.010余量 Fig.3 Thermal simulation samples of pure nickel N6 after deforma- tion 2实验结果与分析 2.1纯镍N6热变形流变应力变化曲线 图4(a)~(d)分别为纯镍N6在应变速率为5、 10、20和40s·的条件下，不同变形温度的热变形流变 应力变化曲线.由图中可以看出：在同一应变速率条 件下，随着变形温度升高，流变应力值逐渐减小：且在 100um 不同应变速率条件下流变应力随变形温度升高，减小 图1纯镍N6变形前金相组织 趋势均很明显，说明纯镍N6材料为热敏感型材料.对 Fig.1 Microstructure of pure nickel N6 before deformation 比图4(a)~(d),变形温度为1000℃时，四个不同应 变速率条件下流变应力峰值大小分别为156.85、 1.2实验方法 170.83、180.82和198.82MPa,随应变速率增大而增 利用Gleeble--3800热模拟试验机对加工好的试样 大，且在其他三个变形温度也有同样的变化趋势，说明 进行平面变形单道次热压缩试验，其工艺曲线如图2 纯镍N6材料热变形过程中，应变速率对其流变应力 所示.试样在真空条件下进行变形，变形温度为800、 的变化也有显著影响.因此，纯镍N6材料也是应变速 900、1000和1100℃，应变速率为5、10、20和40s,变 率敏感型材料 形量为70%（真应变为1.2）.以5℃·s的加热速 图4(d)中真应力-真应变曲线与图4(a)~(c)比 率将试样加热至变形温度，保温5min使得试样组织 较发现，应变量在约0~0.5范围内（主要在加工硬化 均匀化；然后，以一定的应变速率进行变形，变形完 至峰值应变阶段)出现抖动，达到峰值后曲线趋于平 成后，在变形箱体中冷却.将变形后的试样从中间一 稳.这是由于在高应变速率40s时，材料变形时间较 分为二，切取后的试样如图3所示.采用4gCs0,· 短，且变形由金属表层向心部依次进行，表层晶粒首先 5H,0+20mLHC+20mLH,0腐蚀液对试样进行腐 产生较大的塑性变形，材料发生加工硬化，在大应变速 蚀，得到纯镍N6板坯在不同热变形参数下的金相组 率条件下，材料发生塑性变形后，晶粒形变储能增加， 织图片. 会发生动态回复或动态再结晶，对材料产生一定的软张 兵等: 纯镍 N6 平面热压缩变形行为及加工图 变储能以及冷轧纯镍的显微硬度和微观组织结构的 研究． 但 是，国内外有关纯镍热变形行为的研究 很少． 本文借助 Gleeble--3800 热模拟试验机，利用动态 材料模型( dynamic material model，DMM) 构建了纯镍 N6 材料的热加工图［5 － 6］，并对其热变形过程中的组织 变化规律进行了分析和研究［7 － 12］． 结合所建立的热加 工图，得出纯镍 N6 高温高应变速率热变形特点及组 织演变的规律，确定了纯镍 N6 在高温高应变速率条 件下适宜的热加工变形参数区间［13 － 14］． 1 实验 1. 1 实验材料 实验材料为纯镍 N6 板坯，其化学成分如表 1 所 示． 将板坯用线切割加工成 10 mm × 15 mm × 20 mm 的 平面变形热模拟标准试样． 试样变形前的金相组织如 图 1 所示． 表 1 纯镍 N6 化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of pure nickel N6 % C Si Mn P S Co Ni 0. 0063 0. 0473 0. 027 ＜ 0. 010 0. 0010 ＜ 0. 010 余量 图 1 纯镍 N6 变形前金相组织 Fig． 1 Microstructure of pure nickel N6 before deformation 1. 2 实验方法 利用 Gleeble--3800 热模拟试验机对加工好的试样 进行平面变形单道次热压缩试验，其工艺曲线如图 2 所示． 试样在真空条件下进行变形，变形温度为 800、 900、1000 和 1100 ℃，应变速率为 5、10、20 和 40 s － 1，变 形量为 70% ( 真应变为 1. 2) ． 以 5 ℃·s － 1 的加热速 率将试样加热至变形温度，保温 5 min 使得试样组织 均匀化; 然后，以一定的应变速率进行变形，变形完 成后，在变形箱体中冷却． 将变形后的试样从中间一 分为二，切取后的试样如图 3 所示． 采用 4 g CuSO4 · 5H2O + 20 mL HCl + 20 mL H2O 腐蚀液对试样进行腐 蚀，得到纯镍 N6 板坯在不同热变形参数下的金相组 织图片． 图 2 单道次热压缩试验方案 Fig． 2 Single-pass hot compression test program 图 3 纯镍 N6 热模拟变形后试样 Fig． 3 Thermal simulation samples of pure nickel N6 after deforma￾tion 2 实验结果与分析 2. 1 纯镍 N6 热变形流变应力变化曲线 图 4( a) ～ ( d) 分别为纯镍 N6 在应变速率为 5、 10、20 和 40 s － 1的条件下，不同变形温度的热变形流变 应力变化曲线． 由图中可以看出: 在同一应变速率条 件下，随着变形温度升高，流变应力值逐渐减小; 且在 不同应变速率条件下流变应力随变形温度升高，减小 趋势均很明显，说明纯镍 N6 材料为热敏感型材料． 对 比图 4( a) ～ ( d) ，变形温度为 1000 ℃ 时，四个不同应 变速 率 条 件 下 流 变 应 力 峰 值 大 小 分 别 为 156. 85、 170. 83、180. 82 和 198. 82 MPa，随应变速率增大而增 大，且在其他三个变形温度也有同样的变化趋势，说明 纯镍 N6 材料热变形过程中，应变速率对其流变应力 的变化也有显著影响． 因此，纯镍 N6 材料也是应变速 率敏感型材料． 图 4( d) 中真应力--真应变曲线与图 4( a) ～ ( c) 比 较发现，应变量在约 0 ～ 0. 5 范围内( 主要在加工硬化 至峰值应变阶段) 出现抖动，达到峰值后曲线趋于平 稳． 这是由于在高应变速率 40 s － 1时，材料变形时间较 短，且变形由金属表层向心部依次进行，表层晶粒首先 产生较大的塑性变形，材料发生加工硬化，在大应变速 率条件下，材料发生塑性变形后，晶粒形变储能增加， 会发生动态回复或动态再结晶，对材料产生一定的软 · 184 ·