张永军等：石墨化碳素钢室温压缩过程中的不均匀变形行为 ·1043· 其中：6G、6g分别代表石墨粒子和铁素体基体的微 观变形量；hm和ho分别表示未变形前石墨粒子的 初始平均高度和铁素体基体的初始平均高度（即石 墨粒子的初始平均间距)：而hc和h分别表示在变 形之后石墨粒子和铁素体基体的平均高度：可表示试 样不同的相对压下量，其对应值分别为20%、40%、 58.3%、75%和89.3%.对本试验条件下的压缩试 样中3个不均匀变形区（图6(a)所示的I、Ⅱ、Ⅲ 区)的石墨粒子和铁素体的尺寸进行统计并根据 图889.3%相对压下量试样内部大变形区石墨粒子变形形态的 式(7)、(8)，计算石墨粒子与铁素体的微观变形 精细观察 量，其统计结果如图9所示.从图中可以看出，不 Fig.8 Fine observation on the deformation morphology of graphite 论是哪个不均匀变形区，在试样总压缩变形量为 particles in the large deformation zone in sample with 89.3%relative E,时，其石墨粒子的变形量s总是高于铁素体基 reduction using FESEM 体的变形量E本文认为，这是石墨粒子的结构 hco -hci 特点造成，石墨晶体结构为简单六方结构，层与层 8Gi=- ho (7) 之间比较容易滑动，且硬度极低，这样，石墨粒子 hpo-h (8) 会比铁素体更容易变形而出现了如图9所呈现的 EF=- hpo 结果 0 0 70F ·一，石墨粒子 60 ·一。，石墨粒子 60 ·铁素体基体 50 ·￡份铁素体基体 50 40 40 30 30 20 10 10 20 40 0 80 100 20 40 60 80 100 相对压下量% 相对压下量% 35 (e) 304 一，石墨粒子 25 ·一￡铁素体基体 号20 15 20 40 60 80 100 相对压下量% 图9石墨粒子和铁素体基体的微观变形曲线.(a)不均匀变形Ⅱ区：(b)不均匀变形Ⅲ区：（©）不均匀变形I区 Fig.9 Micro-deformation curve between graphite particles and ferritic matrix:(a)non-uniform deformation zone II;(b)non-uniform deformation zone Ill;(c)non-uniform deformation zone I 3结论 变网格轴向应变与周向应变之间的关系，均说明试 验钢在本文进行的相对压下量为20%~89.3%的 (1)通过低倍观察压缩试样的表面及其组织内 压缩变形过程未产生裂纹，表现出良好的压缩变形 部，以及根据Kudo直线断裂条件分析压缩试样应 性能张永军等: 石墨化碳素钢室温压缩过程中的不均匀变形行为 图 8 89郾 3% 相对压下量试样内部大变形区石墨粒子变形形态的 精细观察 Fig. 8 Fine observation on the deformation morphology of graphite particles in the large deformation zone in sample with 89郾 3% relative reduction using FESEM 着Gj = hG0 - hGj hG0 (7) 着Fj = hF0 - hFj hF0 (8) 其中:着Gj、着Fj分别代表石墨粒子和铁素体基体的微 观变形量;hG0和 hF0分别表示未变形前石墨粒子的 初始平均高度和铁素体基体的初始平均高度(即石 墨粒子的初始平均间距);而 hGj和 hFj分别表示在变 形之后石墨粒子和铁素体基体的平均高度;j 表示试 样不同的相对压下量,其对应值分别为 20% 、40% 、 58郾 3% 、75% 和 89郾 3% . 对本试验条件下的压缩试 样中 3 个不均匀变形区(图 6( a) 所示的玉、域、芋 区)的石墨粒子和铁素体的尺寸进行统计并根据 式(7) 、(8) ,计算石墨粒子与铁素体的微观变形 量,其统计结果如图 9 所示. 从图中可以看出,不 论是哪个不均匀变形区,在试样总压缩变形量为 着j 时,其石墨粒子的变形量 着Gj总是高于铁素体基 体的变形量 着Fj . 本文认为,这是石墨粒子的结构 特点造成,石墨晶体结构为简单六方结构,层与层 之间比较容易滑动,且硬度极低,这样,石墨粒子 会比铁素体更容易变形而出现了如图 9 所呈现的 结果. 图 9 石墨粒子和铁素体基体的微观变形曲线 郾 (a) 不均匀变形域区; (b) 不均匀变形芋区; (c) 不均匀变形玉区 Fig. 9 Micro鄄deformation curve between graphite particles and ferritic matrix: (a) non鄄uniform deformation zone 域; ( b) non鄄uniform deformation zone 芋; (c) non鄄uniform deformation zone 玉 3 结论 (1)通过低倍观察压缩试样的表面及其组织内 部,以及根据 Kudo 直线断裂条件分析压缩试样应 变网格轴向应变与周向应变之间的关系,均说明试 验钢在本文进行的相对压下量为 20% ~ 89郾 3% 的 压缩变形过程未产生裂纹,表现出良好的压缩变形 性能. ·1043·