·1676 工程科学学报，第39卷，第11期 表2 Gleeble模拟实验方案 砧子与试样之间的摩擦系数设为0.3.上砧子的压下 Table 2 Simulation scheme of the Gleeble experiment 速度为l.44mms',这一速度根据Gleeble实验中实 试样 变形温度/变形量/应变速率/压后保温冷却 际的应变速率而定.如图3所示是不同压缩变形量 编号 81 时间/s 方式 时，试样界面的应力应变变化情况.图3(a)是界面位 1 1000 40 0.01 300 置等效应力随着压缩量逐渐增大的变化情况，从图中 2 1100 40 0.01 300 可以看出，随着压缩量增大，界面位置等效应力逐渐增 3 1200 40 0.01 300 大，且界面中心位置的应力值高于界面四分之一处，各 4 1200 10 0.01 300 空冷 位置如图4所示.图3(b)是界面位置等效应变随着 5 1200 20 0.01 300 压缩量逐渐增大的变化情况，可以看出，随着压缩量增 6 1200 30 0.01 300 大，界面位置等效应变逐渐增大，界面中心位置的应力 7 1200 % 0.01 300 值高于界面四分之一处，各位置如图4所示.由此可 知不同压缩变形量时，试样界面所产生的应力应变是 与砧子之间的传热，以及坯料自身的辐射传热均为0， 不同的 12 @ 一试样界而四分之一处 b 一试样界面四分之一处 50/ 试样界面中心 试样界面中心 1.0 50 0.8 06 30 20 10 0.2 10 20 30 50 20 30 40 压缩量/% 压缩量/% 图3试样界面的应力应变.(a)等效应力：(b)等效应变 Fig.3 Stress and strain on the Gleeble specimen's interface:(a)effective stress:(b)effective strain 为了分析变形温度和变形量对内部裂纹愈合的影 界面特征.但从晶粒大小的均匀性来看，变形温度低 响，把Gleeble试样进行解剖分析，将压缩变形后的试 的试样界面中心位置存在一些小晶粒，与基体晶粒尺 样沿着轴线剖为两半，图4所示，是Gleeble试样的解 寸相差很大，这些小晶粒的形成原因有两种可能，一是 剖面示意图，图中标出了界面的中心位置，界面四分之 因为晶粒取向的不同，在金相观察的解剖面上观察到 一处.微观组织分析中，将在试样界面的中心、四分之 的小晶粒可能只是大晶粒的一部分：另一种可能是形 一处取样分析.解剖后的试样使用硝酸酒精溶液腐 变之后原始组织发生变形拉长，有一定的形变能存在， 蚀，在金相显微镜下观察其界面愈合情况 且由于温度较高，很容易发生再结晶形核和晶粒长大， 晶粒长大过程中晶界的迁移是使晶界曲率半径向无穷 大的方向移动，即存在着使晶界变得平直、大晶粒吞并 界面中心 小晶粒的趋势，因此较小尺寸晶粒在形核、长大后的生 长是受限的.从小晶粒形成原因的第二种可能性考 虑，温度越高就可使界面愈合得越充分 四分之一处 图6所示是不同变形温度下试样界面四分之一处 (即界面中心到边缘的二分之一处)的微观组织形貌. 图4 Gleeble试样解剖面示意图 从图中可以看出，在1000℃变形的试样界面的四分之 Fig.4 Schematic of the section of Gleeble specimen 处有明显的界面特征，试样界面两端的晶界均是直 线晶界，这说明界面转化为晶界，未发生迁移：在 1.2.1变形温度对内裂纹愈合的影响 1100℃变形试样界面的四分之一处也可观察到界面 图5所示是不同变形温度下试样界面中心位置的 特征，界面特征也是一条沿着界面延伸的晶界，界面中 微观组织形貌.从图中可以看出，在压下量为40%时， 间有三叉晶界的存在，三叉晶界是因晶界迁移而成，这 不同变形温度下试样心部界面完全愈合，没有观察到工程科学学报，第 39 卷，第 11 期 表 2 Gleeble 模拟实验方案 Table 2 Simulation scheme of the Gleeble experiment 试样 编号 变形温度/ ℃ 变形量/ % 应变速率/ s － 1 压后保温 时间/ s 冷却 方式 1 1000 40 0. 01 300 2 1100 40 0. 01 300 3 1200 40 0. 01 300 4 1200 10 0. 01 300 空冷 5 1200 20 0. 01 300 6 1200 30 0. 01 300 7 1200 50 0. 01 300 与砧子之间的传热，以及坯料自身的辐射传热均为 0， 砧子与试样之间的摩擦系数设为 0. 3． 上砧子的压下 速度为 1. 44 mm·s － 1，这一速度根据 Gleeble 实验中实 际的应变速率而定． 如图 3 所示是不同压缩变形量 时，试样界面的应力应变变化情况． 图 3( a) 是界面位 置等效应力随着压缩量逐渐增大的变化情况，从图中 可以看出，随着压缩量增大，界面位置等效应力逐渐增 大，且界面中心位置的应力值高于界面四分之一处，各 位置如图 4 所示． 图 3( b) 是界面位置等效应变随着 压缩量逐渐增大的变化情况，可以看出，随着压缩量增 大，界面位置等效应变逐渐增大，界面中心位置的应力 值高于界面四分之一处，各位置如图 4 所示． 由此可 知不同压缩变形量时，试样界面所产生的应力应变是 不同的． 图 3 试样界面的应力应变． ( a) 等效应力; ( b) 等效应变 Fig． 3 Stress and strain on the Gleeble specimen’s interface: ( a) effective stress; ( b) effective strain 为了分析变形温度和变形量对内部裂纹愈合的影 响，把 Gleeble 试样进行解剖分析，将压缩变形后的试 样沿着轴线剖为两半，图 4 所示，是 Gleeble 试样的解 剖面示意图，图中标出了界面的中心位置，界面四分之 一处． 微观组织分析中，将在试样界面的中心、四分之 一处取样分析． 解剖后的试样使用硝酸酒精溶液腐 蚀，在金相显微镜下观察其界面愈合情况． 图 4 Gleeble 试样解剖面示意图 Fig． 4 Schematic of the section of Gleeble specimen 1. 2. 1 变形温度对内裂纹愈合的影响 图 5 所示是不同变形温度下试样界面中心位置的 微观组织形貌． 从图中可以看出，在压下量为 40% 时， 不同变形温度下试样心部界面完全愈合，没有观察到 界面特征． 但从晶粒大小的均匀性来看，变形温度低 的试样界面中心位置存在一些小晶粒，与基体晶粒尺 寸相差很大，这些小晶粒的形成原因有两种可能，一是 因为晶粒取向的不同，在金相观察的解剖面上观察到 的小晶粒可能只是大晶粒的一部分; 另一种可能是形 变之后原始组织发生变形拉长，有一定的形变能存在， 且由于温度较高，很容易发生再结晶形核和晶粒长大， 晶粒长大过程中晶界的迁移是使晶界曲率半径向无穷 大的方向移动，即存在着使晶界变得平直、大晶粒吞并 小晶粒的趋势，因此较小尺寸晶粒在形核、长大后的生 长是受限的． 从小晶粒形成原因的第二种可能性考 虑，温度越高就可使界面愈合得越充分． 图 6 所示是不同变形温度下试样界面四分之一处 ( 即界面中心到边缘的二分之一处) 的微观组织形貌． 从图中可以看出，在 1000 ℃变形的试样界面的四分之 一处有明显的界面特征，试样界面两端的晶界均是直 线晶 界，这 说 明 界 面 转 化 为 晶 界，未 发 生 迁 移; 在 1100 ℃变形试样界面的四分之一处也可观察到界面 特征，界面特征也是一条沿着界面延伸的晶界，界面中 间有三叉晶界的存在，三叉晶界是因晶界迁移而成，这 · 6761 ·