林颖等：高锰钢高速冲击时剪切区TP行为的准原位分析 ·709· 代表点阵常数)，使得奥氏体转变成六方马氏体的， 分力大小.假设滑移和李生开动的临界分切应力相 因此可近似的通过比较在孪生方向上的力的大小确 同，通过比较最大的滑移和孪生的分力，即可判断该 定哪个晶粒优先相变.晶粒受到外界应力作用时， 取向晶粒更易于滑移还是更易于孪生（相变）. 会发生滑移变形，若滑移受阻，将发生孪生.因此可 以变形后样品左侧一区域为例，如图9所示 近似通过比较滑移和孪生的难易来解释不同取向晶 因为区域较小，因此可近似认为整个区域受力情况 粒相变程度的差异.面心立方结构的滑移系为 相同.根据有限元模拟，这些晶粒所在位置受σx、 {11}110),李生系为{111}112).根据有限元 σ.o=三个力的作用，提取其受力条件如图9(c), 模拟结果，可提取某一微区的平均受力条件，从而得 即可获得其应力张量矩阵Go=2820258:000: 出该受力条件下的应力张量矩阵，再结合晶粒取向， 2580-975],为简化处理，将该矩阵处理为G= 计算出该晶粒在此受力条件下最大的滑移和李生的 0.2900.26:000:0.260-1] 7.=258MP 77 .=282MP o_=-975 MPa 100 Hm 图9变形后样品左侧一区域相分布(a)、取向分布(b)及受力情况(c) Fig.9 Phase distribution (a),orientation distribution (b),and stress state (c)of an area on the left side of sample after deformation 表3为计算后各个晶粒的滑移和孪生分力值. 度大，19号晶粒相变程度小.原因是12号晶粒尺寸 从孪生与滑移分力的比值看，12和19号晶粒均具 大，切变时受周围晶粒影响较小；而19号晶粒为长 有发生马氏体相变的优势（孪生分力大于滑移），但 条状，其两侧18和22号晶粒孪生分力小，切变困 从奥氏体体积分数的减小量来看，12号晶粒相变程 难，因此会阻碍19号晶粒的相变. 表3图9中各品粒滑移和李生分力大小 Table 3 Shear stress of slip and twinning in each grain in Fig.9 品粒取向欧拉角 最大与次大滑移 最大与次大李生 最大李生分力与 奥氏体的减少量/ 品粒编号 (p1,,92） 分力之比 分力之比 最大滑移分力之比 % 10 178.8,127.6,45.3 0.5439/0.4545 0.3656/0.2614 0.6722 -33.17 11 223.6,111.1,94.2 0.6252/0.6062 0.6146/0.6007 0.9830 -0.36 12 167.2,81.8,256.3 0.626610.5657 0.6441/0.5562 1.0279 -69.16 13 207.7,127.9,89.5 0.6801/0.4912 0.54071/0.3698 0.7950 -85.39 公 230.9,86.1,141.4 0.6624/0.4367 0.5514/0.3853 0.8324 -0.27 18 211.6,109.5,122.5 0.5775/0.4160 0.4267/0.1973 0.7389 -14.69 19 208.8,82.9,180.0 0.6211/0.5449 0.6668/0.4651 1.0736 -7.05 22 149.6,117.3,329.6 0.6478/0.4783 0.4719/0.3876 0.7285 -0.50 此外，从孪生与滑移分力的比值看，13号晶粒 [-0.2400.45;000;0.450-1].表4为计算后 并不具有相变优势，但相变程度最大，原因是与其相 各个晶粒的滑移和孪生分力值.35号晶粒与其他 邻的12号晶粒相变厉害，切变沿着剪切带方向传 晶粒相比，孪生的分力最大，但最终奥氏体含量反而 递，而且13号晶粒带有尖角，应力集中难以释放，导 增加了，说明由于取向转动，这个晶粒在这一层截面 致13号晶粒相变厉害. 上相变受到阻碍.虽然其孪生分力大于滑移，但是 同理，图10为变形后样品右侧一区域，该区域 其最大和次大的孪生分力相差不大，这导致在这两 应力张量矩阵Go=[-1450271;000;2710 个方向孪生互相竞争，反而不易相变，Eskandari -600],为简化处理，将该矩阵处理为G。= 等的研究中也发现过同样的现象.林 颖等: 高锰钢高速冲击时剪切区 TＲIP 行为的准原位分析 代表点阵常数) ，使得奥氏体转变成六方马氏体［25］， 因此可近似的通过比较在孪生方向上的力的大小确 定哪个晶粒优先相变． 晶粒受到外界应力作用时， 会发生滑移变形，若滑移受阻，将发生孪生． 因此可 近似通过比较滑移和孪生的难易来解释不同取向晶 粒相变程度的差异． 面心立方结构的滑移系为 { 111} 〈1 10〉，孪生系为{ 111} 〈11 2〉． 根据有限元 模拟结果，可提取某一微区的平均受力条件，从而得 出该受力条件下的应力张量矩阵，再结合晶粒取向， 计算出该晶粒在此受力条件下最大的滑移和孪生的 分力大小． 假设滑移和孪生开动的临界分切应力相 同，通过比较最大的滑移和孪生的分力，即可判断该 取向晶粒更易于滑移还是更易于孪生( 相变) ． 以变形后样品左侧一区域为例，如图 9 所示． 因为区域较小，因此可近似认为整个区域受力情况 相同． 根据有限元模拟，这些晶粒所在位置受 σxx、 σxz、σzz三个力的作用，提取其受力条件如图 9( c) ， 即可获得其应力张量矩阵 G00 =［282 0 258; 0 0 0; 258 0 － 975］，为简化处理，将该矩阵处理为 G00 = ［0. 29 0 0. 26; 0 0 0; 0. 26 0 － 1］． 图 9 变形后样品左侧一区域相分布( a) 、取向分布( b) 及受力情况( c) Fig． 9 Phase distribution ( a) ，orientation distribution ( b) ，and stress state ( c) of an area on the left side of sample after deformation 表 3 为计算后各个晶粒的滑移和孪生分力值． 从孪生与滑移分力的比值看，12 和 19 号晶粒均具 有发生马氏体相变的优势( 孪生分力大于滑移) ，但 从奥氏体体积分数的减小量来看，12 号晶粒相变程 度大，19 号晶粒相变程度小． 原因是 12 号晶粒尺寸 大，切变时受周围晶粒影响较小; 而 19 号晶粒为长 条状，其两侧 18 和 22 号晶粒孪生分力小，切变困 难，因此会阻碍 19 号晶粒的相变． 表 3 图 9 中各晶粒滑移和孪生分力大小 Table 3 Shear stress of slip and twinning in each grain in Fig． 9 晶粒编号 晶粒取向欧拉角， ( φ1，Φ，φ2 ) 最大与次大滑移 分力之比 最大与次大孪生 分力之比 最大孪生分力与 最大滑移分力之比 奥氏体的减少量/ % 10 178. 8，127. 6，45. 3 0. 5439 /0. 4545 0. 3656 /0. 2614 0. 6722 － 33. 17 11 223. 6，111. 1，94. 2 0. 6252 /0. 6062 0. 6146 /0. 6007 0. 9830 － 0. 36 12 167. 2，81. 8，256. 3 0. 6266 /0. 5657 0. 6441 /0. 5562 1. 0279 － 69. 16 13 207. 7，127. 9，89. 5 0. 6801 /0. 4912 0. 5407 /0. 3698 0. 7950 － 85. 39 17 230. 9，86. 1，141. 4 0. 6624 /0. 4367 0. 5514 /0. 3853 0. 8324 － 0. 27 18 211. 6，109. 5，122. 5 0. 5775 /0. 4160 0. 4267 /0. 1973 0. 7389 － 14. 69 19 208. 8，82. 9，180. 0 0. 6211 /0. 5449 0. 6668 /0. 4651 1. 0736 － 7. 05 22 149. 6，117. 3，329. 6 0. 6478 /0. 4783 0. 4719 /0. 3876 0. 7285 － 0. 50 此外，从孪生与滑移分力的比值看，13 号晶粒 并不具有相变优势，但相变程度最大，原因是与其相 邻的 12 号晶粒相变厉害，切变沿着剪切带方向传 递，而且 13 号晶粒带有尖角，应力集中难以释放，导 致 13 号晶粒相变厉害． 同理，图 10 为变形后样品右侧一区域，该区域 应力张量矩阵 G00 = ［－ 145 0 271; 0 0 0; 271 0 － 600］，为 简 化 处 理，将 该 矩 阵 处 理 为 G00 = ［－ 0. 24 0 0. 45; 0 0 0; 0. 45 0 － 1］． 表4 为计算后 各个晶粒的滑移和孪生分力值． 35 号晶粒与其他 晶粒相比，孪生的分力最大，但最终奥氏体含量反而 增加了，说明由于取向转动，这个晶粒在这一层截面 上相变受到阻碍． 虽然其孪生分力大于滑移，但是 其最大和次大的孪生分力相差不大，这导致在这两 个方向孪生互相竞争，反 而 不 易 相 变，Eskandari 等［26］的研究中也发现过同样的现象． · 907 ·