·472 工程科学学报，第41卷，第4期 如图2所示，试样厚度为2mm.图3是试验方案，将 2100 试样以15℃·s-的速率升温到950℃保温5min,使 1800 热冲压 其温度均匀化，然后以40℃·s'的冷却速率冷却到 不同的变形温度，保温10s后，分别以不同的变形速 率等温拉伸至断裂.试样拉断后，继续以40℃·s1 900 的冷却速率冷却至室温.试样的微观组织通过 600 Quanta FEG450扫描电子显微镜观察.另外，试验钢 热轧态 300 热冲压前后的室温拉伸性能采用MTS-810拉伸试 验机测试 0 4 6 8 10 工程应变% 100 30 图4试验钢热冲压前后应力一应变曲线 25 Fig.4 Stress-strain curves of investigated steel before and after hot- stamping 2.2真应力-应变曲线 实验研究了热成形钢在不同温度、不同应变率 图2等温单向拉伸测试的试样形状和尺寸（单位：mm) Fig.2 Shape and dimension of the isothermal uniaxial tensile testing 下的流变抗力曲线，实验结果得出的真应力一应变 (unit:mm) 曲线如图5所示.从图可以看出，在相同的应变速 率下，变形温度越高，则流变抗力越小，随着变形量 950℃300s-0.01,0.1,1和10s4 的增加，流变抗力增大.从中可清晰看出，38MnB5 850℃(10s=0.01,0.1,1和10s1 热成形钢的高温流动应力主要受两方面因素的影 \750℃(109=0.01.0.1.1和10g 响：(1)应变速率；(2)温度.由于应变速率的增加， 650℃(10s=0.01.0.1,1和10s 相同应变下的真应力明显增加，同样的条件下，流动 应力随着温度的增加而减少.另外，当应变速率相 一一一温度增加 同时，真应力一应变曲线随着变形温度的增加而整 温度保持 拉伸测试 体向下移动.这表明试样高温变形时，变形抗力降 一··一温度降低 低，并更倾向于动态再结晶过程.这同样间接地表 时间s 明当应变速率逐渐增加时，热成形钢38MnB5热变 图3试验方案 形过程中发生的动态回复和动态再结晶作用并不明 Fig.3 Testing procedure 显，当温度升高时，二者作用显著加强.金属材料的 塑性变形过程是一个热激活过程，温度越高，金属原 2结果与分析 子的动能越大，这为动态回复或动态再结晶提供了 2.1室温拉伸性能 热激活条件，材料的变形抗力逐渐减小.通过刃型 表2为试验钢不同状态下的室温拉伸性能.图 位错的滑移、螺型位错的交滑移和位错节点钉扎的 4为试验钢热冲压前后应力一应变曲线.从中可以 消失，材料开始出现动态回复.如果材料内部存在 看出，38MnB5热成形钢热冲压前后的抗拉强度分 多余的自由能，动态再结晶在持续变形过程中发生 别为857MPa和2011MPa,伸长率分别为10.5%和 当应变速率增加时，应变强化就开始占据主导作用. 6.0%.这说明经过热冲压处理后，38MnB5热成形 例如当温度为650℃时，应变速率为10s1的真应 钢在损失些许塑性的条件下，抗拉强度得到显著提高. 力一应变曲线比其他应变速率下的曲线都更为陡 峭.总体来说，当应变速率相同时，流动应力随着变 表2试验钢室温拉伸性能 形温度的升高而减小，随着应变速率的增加而增 Table 2 Tensile properties of investigated steel at room temperature 加2-0 屈服强度/抗拉强度/ 伸长率/ 钢种 试样状态 图6为当变形温度为850℃时，不同应变速率 MPa MPa 下的微观组织.从图中可以发现，经过不同应变速 热轧态 612 857 10.5 38MnB5 率后淬火得到的微观组织均为马氏体和铁素体的微 热冲压 1316 2011 6.0 观组织.但是，不同的应变速率会导致试样的铁素工程科学学报，第 41 卷，第 4 期 如图 2 所示，试样厚度为 2 mm． 图 3 是试验方案，将 试样以 15 ℃·s － 1的速率升温到 950 ℃保温 5 min，使 其温度均匀化，然后以 40 ℃·s － 1的冷却速率冷却到 不同的变形温度，保温 10 s 后，分别以不同的变形速 率等温拉伸至断裂． 试样拉断后，继续以 40 ℃·s － 1 的冷却速率冷却至室温． 试样的微观组织通过 Quanta FEG450 扫描电子显微镜观察． 另外，试验钢 热冲压前后的室温拉伸性能采用 MTS--810 拉伸试 验机测试． 图 2 等温单向拉伸测试的试样形状和尺寸( 单位: mm) Fig． 2 Shape and dimension of the isothermal uniaxial tensile testing ( unit: mm) 图 3 试验方案 Fig． 3 Testing procedure 2 结果与分析 2. 1 室温拉伸性能 表 2 为试验钢不同状态下的室温拉伸性能． 图 4 为试验钢热冲压前后应力--应变曲线． 从中可以 看出，38MnB5 热成形钢热冲压前后的抗拉强度分 别为 857 MPa 和 2011 MPa，伸长率分别为 10. 5% 和 6. 0% ． 这说明经过热冲压处理后，38MnB5 热成形 钢在损失些许塑性的条件下，抗拉强度得到显著提高． 表 2 试验钢室温拉伸性能 Table 2 Tensile properties of investigated steel at room temperature 钢种 试样状态 屈服强度/ MPa 抗拉强度/ MPa 伸长率/ % 38MnB5 热轧态 612 857 10. 5 热冲压 1316 2011 6. 0 图 4 试验钢热冲压前后应力--应变曲线 Fig． 4 Stress--strain curves of investigated steel before and after hot￾stamping 2. 2 真应力--应变曲线 实验研究了热成形钢在不同温度、不同应变率 下的流变抗力曲线，实验结果得出的真应力--应变 曲线如图 5 所示． 从图可以看出，在相同的应变速 率下，变形温度越高，则流变抗力越小，随着变形量 的增加，流变抗力增大． 从中可清晰看出，38MnB5 热成形钢的高温流动应力主要受两方面因素的影 响: ( 1) 应变速率; ( 2) 温度． 由于应变速率的增加， 相同应变下的真应力明显增加，同样的条件下，流动 应力随着温度的增加而减少． 另外，当应变速率相 同时，真应力--应变曲线随着变形温度的增加而整 体向下移动． 这表明试样高温变形时，变形抗力降 低，并更倾向于动态再结晶过程． 这同样间接地表 明当应变速率逐渐增加时，热成形钢 38MnB5 热变 形过程中发生的动态回复和动态再结晶作用并不明 显，当温度升高时，二者作用显著加强． 金属材料的 塑性变形过程是一个热激活过程，温度越高，金属原 子的动能越大，这为动态回复或动态再结晶提供了 热激活条件，材料的变形抗力逐渐减小． 通过刃型 位错的滑移、螺型位错的交滑移和位错节点钉扎的 消失，材料开始出现动态回复． 如果材料内部存在 多余的自由能，动态再结晶在持续变形过程中发生． 当应变速率增加时，应变强化就开始占据主导作用． 例如当温度为 650 ℃ 时，应变速率为 10 s － 1 的真应 力--应变曲线比其他应变速率下的曲线都更为陡 峭． 总体来说，当应变速率相同时，流动应力随着变 形温度的升高而减小，随着应变速率的增加而增 加［12--14］． 图 6 为当变形温度为 850 ℃ 时，不同应变速率 下的微观组织． 从图中可以发现，经过不同应变速 率后淬火得到的微观组织均为马氏体和铁素体的微 观组织． 但是，不同的应变速率会导致试样的铁素 · 274 ·