基于應力三軸度的鑄態42CrMo鋼高溫拉伸斷裂行為分析

張在陽,齊會萍,李永堂,陳園園,張晉輝,劉慧玲

(1.晉中職業技術學院機電工程系,晉中 030600;2.太原科技大學材料科學與工程學院,太原 030024;3.晉中學院機械系,晉中 030600)

0 引 言

鑄態42CrMo鋼具有強度高、韌性好、耐磨性好、淬火變形及回火變形小等特點,被廣泛應用于制造齒輪、軸承、法蘭等環形零件,尤其是大型環形零件。在高溫變形過程中,鑄態42CrMo鋼晶粒大小發生變化,同時其應力三軸度和損傷斷裂行為也在不斷相互影響,因此基于應力三軸度研究鑄態42CrMo鋼的高溫斷裂行為具有重要工業價值。研究[1-8]發現,隨著應力三軸度在一定范圍內增大,材料的斷裂應變均減小。李貴軍[9]研究發現,應力三軸度提高使16MnR鋼斷裂應變降低。徐文福等[10]研究發現,應力三軸度越大,6063鋁合金塑性變形越困難,屈服強度和峰值應力越高,斷裂驅動力越強,最終導致材料提前斷裂。蒲吉斌[11]研究發現,鋼和鋁合金材料的斷裂應變隨應力三軸度的增大而減小。劉德政等[12]采用有限元模擬研究了7050鋁合金拉伸變形過程中損傷斷裂演變與應力三軸度之間的關系,發現隨應力三軸度的增加,鋁合金的臨界損傷值逐步增大。一些研究[13-16]通過壓縮試驗系統分析了晶粒細化機制、工藝參數、設備參數等對42CrMo鋼環件高溫輾擴成形、環件質量及環件壽命的影響。王五星[17]研究發現,由于未考慮拉伸試樣缺口對應力三軸度的影響,Bridgeman公式[18]估算的應力三軸度值比有限元模擬結果小;有限元模擬可以精確、實時得到整個拉伸過程中的應力與應變,從而得到相對準確的應力三軸度。……