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23Co13Ni11Cr3Mo(AerMet100)超高强度钢高温变形奥氏体晶粒的演化规律
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-07-28
起落架是飞机的重要承力构件，其工作条件恶劣，承受巨大冲击载荷，对构件组织性能提出了严苛要求，其晶粒度要求大于8级（AMS6532A）。超高强钢具有非常好的强度、硬度、断裂韧性及延展性，其抗拉强度超过2000MPa，断裂韧性达到110MPa·m1/2，是制备起落架的首选材料。美国起落架的制备工艺为整体模锻成型，锻造成形过程中形成沿锻件轮廓流线，同时材料发生动态再结晶，细化晶粒，提高了产品力学性能。
23Co13Ni11Cr3Mo钢是我国新型超高强钢（相当于美国的AerMet100）。23Co13Ni11Cr3Mo钢起落架锤上整体模锻成形研制结果表明：材料变形抗力大，锻件变形程度小，静态再结晶晶粒较大，经常出现晶粒度不合格现象，拟在800MN巨型液压机上慢速压制整体模锻成形。为此，采用大变形、等温恒速率压缩热模拟实验研究不同变形条件下23Co13Ni11Cr3Mo钢奥氏体晶粒演化规律，得出获得均匀细晶组织的锻造区间，建立奥氏体晶粒尺寸模型，从而为800MN水压机上进行高性能起落架研制提供理论指导。
实验材料为某厂提供的棒材。通过线切割加工成Φ8mm×12mm的圆柱体试样。等温压缩实验在Gleeble 1500热模拟试验机上进行，试样两端涂抹固体润滑剂（石墨和机油混合物）以减小摩擦。整个加热过程在真空环境进行以免试样氧化。试样以10K/s的速率加热至1449.15K保温5min，然后以5K/s速率冷却至设定温度，保温30s进行奥氏体区等温恒速率压缩，变形程度为60%，变形结束后立即水淬。变形温度分别为1173.15、1223.15、1273.15、1323.15和1373.15K，变形速率分别为0.001、0.01、0.1和1s-1。变形试样采用线切割沿轴线剖开，经磨平、机械抛光、化学腐蚀显示原始奥氏体晶界，腐蚀剂采用过饱和苦味酸水溶液，环境温度25℃。在Leica DMI5000M上观察其纵剖面中心位置的显微组织，采用Image-Pro Plus根据单圆截点法（GB/T6394-2002）在试样中心部位完全再结晶区域进行奥氏体晶粒尺寸统计（稳态奥氏体晶粒尺寸）。
结果表明：（1）温度1173.15～1373.15K，应变速率0.001～0.1s-1范围内，23Co13Ni11Cr3Mo钢稳态奥氏体晶粒尺寸对数与变形温度倒数、应变速率对数呈线性关系。应变速率增大至1s-1时，发生孪晶变形，改变了该钢动态再结晶行为；（2）该钢在温度1273.15～1323.15K，应变速率0.01～0.1s-1范围内进行热锻成形可获得细晶组织：晶粒尺寸小于18μm，动态再结晶体积分数大于70%；（3）该钢热锻过程稳态奥氏体晶粒尺寸对数与Z参数对数呈线性关系lnD=13.81-0.28956lnZ，模型具有较高精度，预测值与实验值吻合较好，为该钢形变晶粒细化提供了理论依据。
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