摘 要：利用热压缩试验研究了 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈轴承钢在变形温度为 ９５０～１ １５０ ℃、应变速率为 ０．０１～１０ ｓ－１条件下的显微组织演化和热变形行为。 结果表明：９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢表现出较强的正应变速率敏感性和负温度敏感性，软化机制为动态再结晶和动态回复机制。 建立了应变补偿型 Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ 本构方程，计算值与试验值吻合。 基于 Ｍｕｒｔｙ 准则建立了 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢的热加工图，结合显微组织分析，确定了 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢的最佳加工参数为：变形温度为 １ ０５０～１ １２０ ℃、应变速率为 ０．１～１ ｓ－１。 采用ＥＤＳ 分析了 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢显微组织的成分分布，结合 ＪＭＡＰＴＰＲＯ 软件计算结果，确定了高温下未溶于基体的粗大带状碳化物由 Ｍ７Ｃ３ 型碳化物和 Ｍ２３Ｃ６ 型碳化物组成。
关 键 词：９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢；本构方程；热加工图；ＥＤＳ 分析
随着对轴承类材料在高氧化气氛、无润滑、腐蚀性等恶劣环境下服役的性能要求越来越高，国内外众多学者针对不锈轴承钢的生产工艺、成分设计、锻造和热处理工艺进行了大量相关研究。 作为用途最广、用量最大的不锈轴承钢，９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢对应国外的 ４４０Ｃ 不锈钢，通过平衡碳、铬元素的比例，实现了 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢强度与耐蚀性的匹配；Ｍｏ 元素的添加进一步提高了 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢的硬度与抗回火稳定性，被广泛应用于航空航天、海洋工程、核工业等领域。 作为高碳铬不锈轴承钢，调控锻造工艺与热处理工艺实现对碳化物和残余奥氏体的控制一直是关注的重点。
何曲波等［１］ 研究了单向拔长、镦粗－拔长、镦粗－拔长 － 短时扩散退火 － 拔长等不同锻造方式对９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈轴承钢组织的影响。 结果表明：通过镦粗－拔长和短时扩散退火可以破碎组织中存在的粗大碳化物，从而达到细化碳化物改善组织均匀性的效果。 王仕军等［２］ 的研究表明多次低温分解加正火工艺可以充分去除 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢在锻造过程中产生的孪晶碳化物。 Ｓｉｑｕｅｉｒａ 等［３］ 研究了奥氏体化和回火工艺参数对 ＡＩＳＩ⁃４４０Ｃ 钢的组织、硬度以及钝化和耐蚀性的影响，高温长时间回火促使富铬碳化物析出，降低 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢的耐蚀性。 汪红晓等［４⁃５］研究了不同热处理制度下 ９Ｃｒ１８ 不锈钢孪晶碳化物、直线状碳化物、链状碳化物的析出条件及机理。 结果表明，高碳铬不锈轴承钢在锻造过程中需尽量避免在高温下长时间保温，加热温度越高，在晶粒长大的过程中更容易由于堆垛层错形成生长孪晶。 Ｈｅｔｚｎｅｒ 等［６］报道了 ４４０Ｃ 不锈钢的 ＥＢＳＤ 结果，指出 ４４０Ｃ 不锈钢中的较大碳化物由２ 种成分构成，其析出机理为：非平衡凝固可能导致在升高的温度下 Ｍ２３Ｃ６ 碳化物的存在，随着凝固的进行，Ｍ２３Ｃ６在 Ｍ７Ｃ３ 碳化物上形核并长大。
袁兆静［７］ 对比了国产 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢和进口４４０Ｃ 钢的微观组织，进口 ４４０Ｃ 钢的碳化物分布更为均匀，残留奥氏体含量较低，显微组织优于国产９Ｃｒ１８Ｍｏ 钢。 通过冷处理手段，可以显著降低残留奥氏体的含量，从而提高钢的耐磨性。 Ｋｕｍａｒ和李慧东等［８⁃９］研究了深冷处理对 ４４０Ｃ 不锈钢的残余奥氏体、硬度、耐蚀性的影响。 除深冷处理外，多次回火工艺也可以减少高碳铬不锈轴承钢在淬火后的残余奥氏体含量。 Ｙａｎｇ 等［１０］ 阐述了回火操作中残余奥氏体的转变机理：马氏体相变的不变性平面应
变形将适应缺陷扩展到相邻的残余奥氏体中，有利于后续回火操作中的进一步转变。
高碳铬不锈轴承钢的数值仿真方面，Ｊｉａ 等［１１］通过准静态（应变速率为 ０．００１～０．１ ｓ－１）和动态（温度范围为 ２５～６５０ ℃ ，应变速率为 ８００～４ ０００ ｓ－１）状态下的应力－应变曲线讨论了 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢的流变行为，并建立了 Ｊｏｈｎｓｏｎ⁃Ｃｏｏｋ （ Ｊ⁃Ｃ） ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ⁃Ｌａｗ（Ｐ⁃Ｌ）型本构方程，以模拟 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢切削行为。 李松松等［１２］研究了 ９５Ｃｒ１８ 马氏体不锈钢的高温变形行为，基于 Ｐｒａｓａｄ 准则给出了 ９５Ｃｒ１８ 不锈钢的热 变 形 可 加 工 工 艺 区 间 为 变 形 温 度 ９７５ ～１ １５０ ℃ 、应变速率 ０．１～２．７ ｓ－１。
综上，国内外 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢的相关报道主要集中在锻造工艺和热处理工艺等调控手段对显微组织及力学性能的影响，有关 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢的数值模拟、热变形行为、显微组织演变与热加工工艺之间联系的相关研究较少。 本文基于热模拟压缩试验，研究 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢在不同变形条件下的热变形行为，分析 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢流动应力的响应规律，建立应变补偿型 Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ 本构方程。 基于动态材料模型理论构建热加工图，从而获得适宜的热加工工艺范围，为 ９Ｃｒ１８Ｍｏ 不锈钢锻造工艺参数的选择
提供一定的依据。
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