林颖等：高锰钢高速冲击时剪切区TP行为的准原位分析 ·707· 离剪切区中心点的竖直距离为横坐标，以等效塑 ACS分别表示靠近试样中心一侧和远离试样中心 性应变为纵坐标作图，如图5所示，图中CCS和 一侧. (e) 剪切区中心、 剪切区上端 。 靠近样品中心 剪切区中心点 一侧 。。 ,远离样品中心一侧 剪切区下端 图4冲击系统的有限元模型(a):帽形样的网格划分(b)及剪切区网格放大图()：帽形样剪切区单元提取示意图()和放大图（©） Fig.4 Finite-element method mode of impacting system (a);grid partitioning of hat-shaped specimen (b)and grid amplification of shear zone (c); schematic diagram of element extraction in the shear zone of hat-shaped specimen (d)and enlarged figure (e) 表2帽型试样本构模型参数 Table 2 Constitutive model parameters of hat-shaped specimen 密度/ 弹性模量/ 屈服强度/ 硬化模量/ 应变率 泊松比 硬化系数 (g"cm-3) GPa MPa MPa 敏感系数 7.738 210 0.28 210 1690 0.76 0.097 参考应变率/ 比热容/ 热软化系数 熔点/K 室温/K 81 失效应力 (小kg-1.K-1) 1 1763 297 10-3 450 -9 剪切区下端 剪切区上端 端并不明显，在剪切区上端达到最大，远离试样中心 0.20 一侧应变是靠近试样中心一侧应变的两倍.因此， 0.18 。-CCS-150m ◆-ACS-1S0m 实验中对剪切区上端（图5中矩形虚线区域）进行 0.16 CCS-300 um -ACS-300 um 分析很有代表性. 0.14 此外，从图5也可看出，沿剪切区中心线的方 0.12 向，等效塑性应变也存在差异，以远离试样中心一 010 侧，距离剪切区中心300μum的距离处（紫色实线） 为例，剪切区上端等效塑性应变达到0.15，而剪切 0.06 区中心只达到0.12.对应到图3中(b)、(d),远离 -125 -0.750.250.250.75 125 试样中心一侧，在距离剪切区中心300μm的距离 距离mm 内，剪切区上端的相变量大于剪切区中心，即相变程 图5平行剪切带方向剪切区域两侧不同位置处的等效塑性应变 Fig.5 Equivalent plastic strain at different positions on both sides of 度与应变水平相对应.因此，应力应变水平是影响 shear zone parallel to the direction of shear band 高锰钢形变诱发相变程度的一个重要因素. 2.3剪切区内奥氏体晶粒的取向转动及相变的取 由图5可知，距剪切区中心线越远，应变越小： 向依赖性 距剪切区中心线相等距离的两侧，靠近试样中心一 变形过程中，晶粒为了进行应变协调，取向会发 侧的应变总小于另一侧，与上文中的相变量差异相 生转动.图6为变形前后左右两侧剪切区奥氏体反 吻合；剪切区中心线两侧应变有各自特点，就靠近试 极图.可以看出，由于只针对剪切区内的有限个品 样中心一侧来讲，下端的应变稍高于上端，远离试样 粒进行分析，因此变形前奥氏体取向并没有填充整 中心的一侧与其相反，这与样品变形时晶粒的流动 个反极图区域，而变形后奥氏体取向分布比较均匀， 相对应.剪切区中心线两侧的应变差异在剪切区下 说明变形过程中奥氏体为协调变形通过滑移或孪生林 颖等: 高锰钢高速冲击时剪切区 TＲIP 行为的准原位分析 离剪切区中心点的竖直距离为横坐标，以等效塑 性应变为纵坐 标 作 图，如 图 5 所 示，图 中 CCS 和 ACS 分别表示靠近试样中心一侧和远离试样中心 一侧． 图 4 冲击系统的有限元模型( a) ; 帽形样的网格划分( b) 及剪切区网格放大图( c) ; 帽形样剪切区单元提取示意图( d) 和放大图( e) Fig． 4 Finite-element method mode of impacting system ( a) ; grid partitioning of hat-shaped specimen ( b) and grid amplification of shear zone ( c) ; schematic diagram of element extraction in the shear zone of hat-shaped specimen ( d) and enlarged figure ( e) 表 2 帽型试样本构模型参数 Table 2 Constitutive model parameters of hat-shaped specimen 密度/ ( g·cm － 3 ) 弹性模量/ GPa 泊松比 屈服强度/ MPa 硬化模量/ MPa 硬化系数 应变率 敏感系数 7. 738 210 0. 28 210 1690 0. 76 0. 097 热软化系数 熔点/K 室温/K 参考应变率/ s － 1 比热容/ ( J·kg － 1·K － 1 ) 失效应力 1 1763 297 10 － 3 450 － 9 图 5 平行剪切带方向剪切区域两侧不同位置处的等效塑性应变 Fig． 5 Equivalent plastic strain at different positions on both sides of shear zone parallel to the direction of shear band 由图 5 可知，距剪切区中心线越远，应变越小; 距剪切区中心线相等距离的两侧，靠近试样中心一 侧的应变总小于另一侧，与上文中的相变量差异相 吻合; 剪切区中心线两侧应变有各自特点，就靠近试 样中心一侧来讲，下端的应变稍高于上端，远离试样 中心的一侧与其相反，这与样品变形时晶粒的流动 相对应． 剪切区中心线两侧的应变差异在剪切区下 端并不明显，在剪切区上端达到最大，远离试样中心 一侧应变是靠近试样中心一侧应变的两倍． 因此， 实验中对剪切区上端( 图 5 中矩形虚线区域) 进行 分析很有代表性． 此外，从图 5 也可看出，沿剪切区中心线的方 向，等效塑性应变也存在差异，以远离试样中心一 侧，距离剪切区中心 300 μm 的距离处( 紫色实线) 为例，剪切区上端等效塑性应变达到 0. 15，而剪切 区中心只达到 0. 12． 对应到图 3 中( b) 、( d) ，远离 试样中心一侧，在距离剪切区中心 300 μm 的距离 内，剪切区上端的相变量大于剪切区中心，即相变程 度与应变水平相对应． 因此，应力应变水平是影响 高锰钢形变诱发相变程度的一个重要因素． 2. 3 剪切区内奥氏体晶粒的取向转动及相变的取 向依赖性 变形过程中，晶粒为了进行应变协调，取向会发 生转动． 图 6 为变形前后左右两侧剪切区奥氏体反 极图． 可以看出，由于只针对剪切区内的有限个晶 粒进行分析，因此变形前奥氏体取向并没有填充整 个反极图区域，而变形后奥氏体取向分布比较均匀， 说明变形过程中奥氏体为协调变形通过滑移或孪生 · 707 ·