朱小星等：齿轮钢SAE8620H高温变形行为及热加工图 ·969· 200 10s1 180r a 10s 180 160 1 140 181 120 05s1 100 0.58 100 80 0.1s 01s 60 0.01g 60 0.01s 40 30 0 0.10.20.30.40.50.60.70.8 0 0.10.20.30.40.50.60.70.8 真应变 真应变 160 10.1 140 d 1091 140 120 120 100 100 1s 18 80 80 058 01s 60 0.5 60 0.1s 40 0.01s1 0.01g-1 20 0.10.20.30.40.50.60.70.8 0 0.10.20.30.40.50.60.70.8 真应变 真应变 图3不同变形温度下真实应力-应变曲线：(a)950℃：(b)1000℃：(c)1050℃：(d)1100℃ Fig.3 True stress-stain curves of the steel at different deformation temperatures:(a)950℃(b)l0o0℃：(e)l0s0℃：(d)1l00℃ =B/m,:c为流变应力.对式(1)和式(2)两边取对数 率平均值和截距平均值求得相关参数：m,=6.133,B= 得到： 0.064,c=B/m1=0.01044:n=4.587,Q=280359.9 血A-+n,l血， Jmol-,A=1.7423×10",从而得到SAE8620H齿轮 钢高温流动应力、应变速率和变形温度之间的关 Q nE=血A,7+Bo, (3) 系式： 8=1.7423×10"[sinh(0.01044a)]45. In A T+nln [sinh (co)] exp（-280359.91RT）. (4) 提取材料的不同变形条件下的峰值应力σ，如表2 3 SAE8620H齿轮钢热加工图的建立与分析 所示，将各变形条件下峰值应力σ，值带入式(3)进行 回归 3.1热加工图建立 热加工图是根据某一应变下材料的流动应力建立 表2不同应变速率和变形温度下峰值应力(， Table 2 Values of o at different compression temperatures and strain 的功率耗散值和失稳分布.根据耗散本构理论，材料 rates 在热变形过程中，单位时间输入系统的能量P,可分为 耗散量G和耗散协量J两部分，则能量P和流变应力、 应变速率/ 峰值应力，o,MPa s-I 应变速率及变形量的关系可以表示为回 950℃ 1000℃ 1050℃ 1100℃ 0.01 69.5 56.9 48.7 38.5 P=o=G+=〔od+ (5) 0.1 102.3 87.3 77.9 61.9 式中：耗散量G表示塑性变形耗散的能量，这部分能 1.0 130.6 113.5 95.5 79.1 量主要转化为热量散发，只有一小部分以晶体缺陷能 0.5 150.0 128.8 109.8 93.3 的形式存储下来；耗散协量J表示变形过程中微观组 10 190.0 173.3 150.3 131.2 织演变所消耗的能量.G和J的能量比例分配决定于 应变速率敏感系数m: 回归分析建立Ing-Ino,ne-o。Ing-In (sinh(ao] m-=sg-amo） (6) 和ln[sinh(ao)]-l000/T关系如图4所示.通过其斜 aG o ae a(In e)朱小星等: 齿轮钢 SAE8620H 高温变形行为及热加工图 图 3 不同变形温度下真实应力--应变曲线: ( a) 950 ℃ ; ( b) 1000 ℃ ; ( c) 1050 ℃ ; ( d) 1100 ℃ Fig． 3 True stress--stain curves of the steel at different deformation temperatures: ( a) 950 ℃ ; ( b) 1000 ℃ ; ( c) 1050 ℃ ; ( d) 1100 ℃ α = β / n1 ; σ 为流变应力． 对式( 1) 和式( 2) 两边取对数 得到: ln ε · = ln A1 － Q ＲT + n1 ln σ， ln A2 － Q ＲT + βσ， ln A － Q ＲT + nln ［sinh ( ασ) ］        ． ( 3) 提取材料的不同变形条件下的峰值应力 σp如表 2 所示，将各变形条件下峰值应力 σp值带入式( 3) 进行 回归． 表 2 不同应变速率和变形温度下峰值应力 σp Table 2 Values of σp at different compression temperatures and strain rates 应变速率/ s － 1 峰值应力，σp /MPa 950 ℃ 1000 ℃ 1050 ℃ 1100 ℃ 0. 01 69. 5 56. 9 48. 7 38. 5 0. 1 102. 3 87. 3 77. 9 61. 9 1. 0 130. 6 113. 5 95. 5 79. 1 0. 5 150. 0 128. 8 109. 8 93. 3 10 190. 0 173. 3 150. 3 131. 2 回归分析建立 lnε ·--lnσp、lnε ·--σp、lnε · --ln［sinh( ασ) ］ 和 ln［sinh( ασ) ］--1000 /T 关系如图 4 所示． 通过其斜 率平均值和截距平均值求得相关参数: n1 = 6. 133，β = 0. 064，α = β / n1 = 0. 01044; n = 4. 587，Q = 280359. 9 J·mol － 1，A = 1. 7423 × 1011，从而得到 SAE8620H 齿轮 钢高温 流 动 应 力、应变速率和变形温度之间的关 系式: ε · = 1. 7423 × 1011［sinh( 0. 01044σ) ］4. 587· exp ( － 280359. 9 /ＲT) ． ( 4) 3 SAE8620H 齿轮钢热加工图的建立与分析 3. 1 热加工图建立 热加工图是根据某一应变下材料的流动应力建立 的功率耗散值和失稳分布． 根据耗散本构理论，材料 在热变形过程中，单位时间输入系统的能量 P，可分为 耗散量 G 和耗散协量 J 两部分，则能量 P 和流变应力、 应变速率及变形量的关系可以表示为［9］ P = σε · = G + J = ∫ ε · 0 σdε · + ∫ σ 0 ε ·dσ． ( 5) 式中: 耗散量 G 表示塑性变形耗散的能量，这部分能 量主要转化为热量散发，只有一小部分以晶体缺陷能 的形式存储下来; 耗散协量 J 表示变形过程中微观组 织演变所消耗的能量． G 和 J 的能量比例分配决定于 应变速率敏感系数 m: m = J G = ε · σ σ ε · = ( ln σ) ( ln ε ·) ． ( 6) · 969 ·