表面凹槽形態對Q-P-T鋼成形能力預測的影響

龔俊杰，郝慶國，左訓偉，郭正洪，陳乃錄，戎詠華

（上海交通大學材料科學與工程學院，上海200240）

0 引 言

徐祖耀［1］提出的淬火-分配-回火（Q-P-T）新型熱處理工藝不僅可使中碳鐵-錳-硅-鈮馬氏體鋼的強塑積達到30 000MPa·%，且遠遠超過了目前先進高強鋼強塑積的極限值（25 000MPa·%），而且還可使低碳 Q-P-T鋼的強塑積超過20 000MPa·%［2］。與通常的淬火-回火（調質）工藝相比，經Q-P-T工藝處理的馬氏體鋼可獲得更多的殘余奧氏體（體積分數通常大于10%），故呈現出較高的強度和塑性［2］。研究人員對Q-P-T鋼的微觀組織和力學性能進行了大量研究［2-4］，但對其成形性能的研究還很少。

成形極限圖（FLD）是目前應用最為廣泛的描述材料成形特征的工具，它描述了板材在成形加工時最大的許可應變。通常，確定FLD的方法有試驗和理論計算兩種，其中前者不僅工作量大，而且得到的數據往往很分散以至于FLD的準確性受到影響，因此數值計算方法被廣泛用于FLD的預測。數值計算方法通常是基于不同的屈服準則和塑性本構關系，然后以不同的拉伸失穩準則作為頸縮和斷裂的條件進行解析得到極限應變。

著名的成形極限理論有Swift［5］提出的分散性失穩理論和Hill［6］提出的集中性失穩理論，它們為塑性變形拉伸失穩理論奠定了基礎。目前應用最廣泛的失穩理論是基于 Marciniak和Kuczynski［7］提出的M-K凹槽理論，其中凹槽的深度表征厚度的不均勻性和缺陷的大小，凹槽與表面的傾斜角度表征凹槽與拉伸軸的位向。近年來，國內外對M-K理論模型進行了大量研究及改進，Zhou和Neale［8］等結合M-K模型和晶體塑性變形理論對退火后面心立方（FCC）板材的成形性進行了預測，但他們的模型中未考慮彈性因素，而且認為凹槽始終與主應力方向垂直；……