第十四届全国表面工程大会

47 / 2022-09-02 14:10:09

渗碳热处理18CrNiMo7-6合金钢表面变质层Johnson-Cook动态本构参数的确定

18CrNiMo7-6合金钢，表面变质层，薄板拉伸试验，薄壁圆环SHPB试验，J-C本构模型

摘要：渗碳热处理、水射流、喷丸强化、滚压等表层强化技术在构件表面产生表面变质层，构件表层的机械或化学性能发生变化，表面变质层的构筑提升构件的使用性能及寿命。对表面变质层动态本构关系、断裂准则等材料性能的准确表征可以提高表层强化技术数值模拟的精确性，以及有助于表层强化工艺的优化等。本文提出一种表面变质层动态本构参数的表征方法。通过开展梯度材料的准静态薄板拉伸试验以及薄壁圆环SHPB试验，对表面变质层的准静态及动态力学性能进行研究，获得表面变质层不同渗碳深度处双层梯度材料在不同应变率下的应力-应变关系，并结合MATLAB和ANSYS/LS-DYNA分析软件，通过有限元反演和逐层外推的方法获取表面变质层梯度层的Johnson-Cook（J-C）动态本构参数，建立表面变质层动态本构参数与深度的关系。利用本文提出的表征方法对18CrNiMo7-6合金钢渗碳热处理表面变质层的J-C动态本构参数进行标定，并对准静态拉伸及动态冲击试样的微观结构进行观察，探究高应变率下该材料流变力学行为与微观结构的关系。