D0I:10.13374/i.i8sm1001t153.2011.02.007 第33卷第2期 北京科技大学学报 Vol 33 No 2 2011年2月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Feb 2011 ℃低活化马氏体钢高温变形行为 马荣 杨亚峰燕青芝*杨英葛昌纯 北京科技大学核材料研究所，北京100083 *通信作者，Email qinghiyanl11@163cm 摘要采用Gebe-1500D热模拟试验机研究了9Cr低活化马氏体钢在950~1200℃、应变速率为10~10s变形条件下 的热压缩变形行为，并用金相显微镜观察了相应显微组织的变化·回归分析得出在0.15~0.8真应变量范围内变形激活能和 材料常数随真应变量变化的关系式，并得出双曲正弦本构方程：利用数学方法直接从真应力真应变曲线获得动态再结晶的 峰值应力、临界应力、峰值应变和临界应变；回归得出了峰值应力、临界应力、峰值应变、临界应变和动态再结晶晶粒大小与 Zener Hollam on参数的关系式. 关键词马氏体钢：高温性能：压缩试验：变形：本构模型；动态再结晶 分类号TG142.7 Hot defom ation behavior of 9C r reduced activation m artensitic steel MA Rong YANG Ya-feng YAN Q inghi YANG Ying GE Chang"chun Institute of Nuclear Materials University of Science and Technobgy Beijing Beijing 100083 China Corresponding author Email qingzhiyanll@163 cam ABSTRACT The hot defomation behavior of 9Cr reduced activation martensitic steel was investigated by com pression testng on a Gleeble-1500D sinulator in the temperature range of 950 to 1200C and the strain rate range of 10 to10s,and the m icmostnuctural evolution was analyzed by metallography Based on measured data in the strain range of0.15 to0.8 material parameters in the A rhe- nius-type hyperbolic-sine equation were solved by using regression analysis methods and then used to fit the defomation A constitutive equation which relates the flow stress to temperature strain rate and strain was established by mathematical methods The vales of peak stress critical stress peak strain critical strain and grain size for dynam ic recrystallization (DRX)were detem ined frm the tne strain-true stress curves and their equations related to the ZenerHollm on param eter were obtained K EY W ORDS martensitic steel high temperature pmoperties compression testing defomation constitutive models dynam ic re- crystallization 9C低活化马氏体钢是未来商用聚变堆候选结 理控制这些工艺参数，把握材料热变形过程中显微 构材料之一，其室温和高温力学性能及辐照性 组织变化，从而达到改善材料综合性能的目的， 能[4已得到广泛研究.为降低运行成本，需提高反 本研究工作采用热压缩模拟试验，确定了9Cr 应堆的工作温度和运行寿命，因此必须提高结构材 低活化马氏体钢在热加工过程中的双曲正弦本构方 料的高温强度和韧性，通过形变热处理和细化晶 程以及本构方程中各材料参数随应变量的变化关 粒能有效改善9C低活化马氏体钢的高温力学性 系，并通过回归得到动态再结晶晶粒大小与Zener 能和韧性，达到强度和韧性优化的目的，但9C低 Hollam on参数之间的关系， 活化马氏体钢的热变形行为研究并不多见，给了解 热变形过程和控制材料显微组织带来很多困难，研 1试验方法 究材料热变形行为的主要目的是寻求合适的热变形 热压缩试验试样取自自制9C低活化马氏体钢 工艺参数，如变形温度、变形速率和变形量，通过合 退火棒材，其化学成分（质量分数）为：C0.10%, 收稿日期：2010-03-03 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(N。2007CB209800,N。2008CB717802)第 33卷 第 2期 2011年 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．33Ｎｏ．2 Ｆｅｂ．2011 9Ｃｒ低活化马氏体钢高温变形行为 马 荣 杨亚峰 燕青芝 * 杨 英 葛昌纯 北京科技大学核材料研究所‚北京 100083 * 通信作者‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｑｉｎｇｚｈｉｙａｎ111＠163．ｃｏｍ 摘 要 采用 Ｇｌｅｅｂｌｅ--1500Ｄ热模拟试验机研究了 9Ｃｒ低活化马氏体钢在 950～1200℃、应变速率为 10 －2～10ｓ －1变形条件下 的热压缩变形行为‚并用金相显微镜观察了相应显微组织的变化．回归分析得出在 0∙15～0∙8真应变量范围内变形激活能和 材料常数随真应变量变化的关系式‚并得出双曲正弦本构方程；利用数学方法直接从真应力--真应变曲线获得动态再结晶的 峰值应力、临界应力、峰值应变和临界应变；回归得出了峰值应力、临界应力、峰值应变、临界应变和动态再结晶晶粒大小与 Ｚｅｎｅｒ--Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数的关系式． 关键词 马氏体钢；高温性能；压缩试验；变形；本构模型；动态再结晶 分类号 ＴＧ142∙7 Ｈｏｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ9Ｃｒｒｅｄｕｃｅｄａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔｅｅｌ ＭＡＲｏｎｇ‚ＹＡＮＧＹａ-ｆｅｎｇ‚ＹＡＮＱｉｎｇ-ｚｈｉ * ‚ＹＡＮＧＹｉｎｇ‚ＧＥＣｈａｎｇ-ｃｈｕｎ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌｅａｒＭａｔｅｒｉａｌｓ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ * Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｑｉｎｇｚｈｉｙａｎ111＠163．ｃｏｍ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅｈｏｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ9Ｃｒｒｅｄｕｃｅｄａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔｅｅｌｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇｏｎａ Ｇｌｅｅｂｌｅ-1500Ｄｓｉｍｕｌａｔｏｒｉｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｏｆ950ｔｏ1200℃ ａｎｄｔｈｅｓｔｒａｉｎｒａｔｅｒａｎｇｅｏｆ10 －2ｔｏ10ｓ －1‚ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｉｎｔｈｅｓｔｒａｉｎｒａｎｇｅｏｆ0∙15ｔｏ0∙8‚ｍａｔｅｒｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅＡｒｒｈｅ- ｎｉｕｓ-ｔｙｐｅｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ-ｓｉｎｅｅｑｕａｔｉｏｎｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄｂｙｕｓｉｎｇｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｈｅｎｕｓｅｄｔｏｆｉｔｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ａｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｅｑｕａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｒｅｌａｔｅｓｔｈｅｆｌｏｗｓｔｒｅｓｓｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ‚ｓｔｒａｉｎｒａｔｅａｎｄｓｔｒａｉｎｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅｖａｌｕｅｓｏｆ ｐｅａｋｓｔｒｅｓｓ‚ｃｒｉｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓ‚ｐｅａｋｓｔｒａｉｎ‚ｃｒｉｔｉｃａｌｓｔｒａｉｎａｎｄｇｒａｉｎｓｉｚｅｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ（ＤＲＸ） ｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅ ｔｒｕｅｓｔｒａｉｎ-ｔｒｕｅｓｔｒｅｓｓｃｕｒｖｅｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｑｕａｔｉｏｎｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅＺｅｎｅｒ-Ｈｏｌｌｏｍｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｓｔｅｅｌ；ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔｉｎｇ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓ；ｄｙｎａｍｉｃｒｅ- ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ 收稿日期：2010--03--03 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目 （Ｎｏ．2007ＣＢ209800；Ｎｏ．2008ＣＢ717802） 9Ｃｒ低活化马氏体钢是未来商用聚变堆候选结 构材料之一‚其室温和高温力学性能 ［1--3］及辐照性 能 ［4--5］已得到广泛研究．为降低运行成本‚需提高反 应堆的工作温度和运行寿命‚因此必须提高结构材 料的高温强度和韧性．通过形变热处理 ［6］和细化晶 粒 ［1］能有效改善 9Ｃｒ低活化马氏体钢的高温力学性 能和韧性‚达到强度和韧性优化的目的．但 9Ｃｒ低 活化马氏体钢的热变形行为研究并不多见‚给了解 热变形过程和控制材料显微组织带来很多困难．研 究材料热变形行为的主要目的是寻求合适的热变形 工艺参数‚如变形温度、变形速率和变形量．通过合 理控制这些工艺参数‚把握材料热变形过程中显微 组织变化‚从而达到改善材料综合性能的目的． 本研究工作采用热压缩模拟试验‚确定了 9Ｃｒ 低活化马氏体钢在热加工过程中的双曲正弦本构方 程以及本构方程中各材料参数随应变量的变化关 系‚并通过回归得到动态再结晶晶粒大小与Ｚｅｎｅｒ-- Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数之间的关系． 1 试验方法 热压缩试验试样取自自制 9Ｃｒ低活化马氏体钢 退火棒材‚其化学成分 （质量分数 ）为：Ｃ0∙10％‚ DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2011．02．007