40CrNiMo鋼高溫拉伸變形行為和組織演變規(guī)律

賈昌遠(yuǎn)， 霍元明， 何 濤， 霍存龍， 劉克然

(上海工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院， 上海 201620)

高鐵車軸是高鐵行駛過程中的主要承載零部件之一，承受著復(fù)雜動載荷，決定著列車的安全運行[1-3]，國內(nèi)外由于車軸斷裂而導(dǎo)致的大型交通事故時有發(fā)生[4]。40CrNiMo鋼有望成為我國高鐵車軸用鋼，目前仍處于研究試驗階段。高溫軋制工藝目前越來越多地用于車軸成形，其具有效率高、精度準(zhǔn)確等優(yōu)點，但也存在軋制時材料力學(xué)性能降低，內(nèi)部出現(xiàn)空洞、裂紋等損傷缺陷[5-8]。目前針對40CrNiMo鋼的研究停留在通過熱處理工藝提高其力學(xué)性能[9-11]和壓縮試驗中40CrNiMo鋼的宏微觀組織演變規(guī)律[12-14]方面，缺乏一套能模擬40CrNiMo鋼高溫軋制時材料內(nèi)部各力學(xué)性能變化的研究機(jī)制[15-17]。本文旨在通過對40CrNiMo鋼試件進(jìn)行高溫拉伸來研究40CrNiMo鋼在不同條件下高溫拉伸時的力學(xué)性能變化、微觀組織演變以及塑性損傷形成機(jī)理[18-20]，指導(dǎo)車軸軋制工藝，提高車軸的力學(xué)性能和成品合格率。

1 試驗材料和方法

試驗材料為某鋼廠生產(chǎn)的40CrNiMo鋼，其化學(xué)成分如表1所示，符合GB/T 3077—2015《合金結(jié)構(gòu)鋼》要求。采用如圖1所示的光滑和缺口圓棒拉伸試樣，在Gleeble-3800熱模擬試驗機(jī)上進(jìn)行高溫拉伸試驗，其中光滑試樣(RB6)的試驗溫度分別為950、1050、1150 ℃，應(yīng)變速率分別為0.5、1.0、5.0 s-1，各缺口試樣(NRB5、NRB10和NRB15)的試驗溫度分別為950、1050、1150 ℃，應(yīng)變速率為1.0 s-1。

表1 40CrNiMo鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

圖1 光滑(a)和缺口(b～d)圓棒拉伸試樣示意圖Fig.1 Schematic diagrams of smooth(a) and notched(b-d) rod tensile specimens(a) RB6; (b) NRB5; (c) NRB10; (d) NRB15

高溫拉伸試驗后的試樣縮頸明顯，幾乎觀察不到斷口截面，因此利用電火花數(shù)控……