锻件变形的分布规律

         采用物理模拟方法系统地研究了饼块类、筒体类、轴类锻件内部的变形分布规律。实验发现，在变形过程中，由于边界摩擦的作用，大变形区与刚性区之间无明显的过渡区，在2区之间形成了剧烈的剪切变形带；随着变形的增大，变形区经较大变形后，材料内部的受力情况将发生变化。变形继续增大时，则表现为剪切带开始移动并引起刚性区逐层进入塑性状态。在上述条件下，加之夹杂物和粗大晶界的存在，裂纹非常容易在夹杂物和晶界处产生。如镦粗过程中，在与砧面接触的刚性区和中间部分的大变形区之间的剪切带中变形非常剧烈，当变形达到某一特定值时，原刚性区开始发生变形致使载荷急剧增大，此时经常引起缺陷扩展。在模块、筒体、轴类锻件变形过程中也存在类似现象。

       采用云纹法研究了夹杂、空洞等缺陷处的微观变形分布情况，证明了缺陷的形貌直接影响着应力集中程度，剪切变形和缺陷局部应力的综合作用致使缺陷之间金属基体断裂，微小夹杂通过裂纹相连，然后夹杂挤入裂纹，直至形成更大的夹杂性裂纹是引起探伤超标的重要原因之一。用此可以圆满地解释饼块类锻件中心夹陷层缺陷形成的原因，并为消除此类缺陷奠定了理论基础。

       夹杂物形貌和晶界状况直接影响着大型锻件的使用性能，不合理的缺陷分布极有可能成为使用过程中大型锻件突然失效的重大隐患。虽然目前检验标准还无法对其进行科学评判，但在锻造过程中应充分利用变形特性保证缺陷的合理分布。研究变形分布规律可以有效地解决空洞压实问题，为变形控制晶粒度乃至生产复合性能锻件提供工艺参数。

       在锻造过程中，大型锻件内部存在的夹杂物和粗大的晶界是引起材料损伤的原因。研究夹杂物的变形行为及其对金属基体变形的影响表明，在800℃～1200℃温度范围内，随着温度的升高，裂纹产生存在着3种形式：

       1.夹杂处基体形成空洞，空洞长大直至汇合；

       2.夹杂与基体脱开形成空洞，然后沿界面扩展到基体直至断裂；

       3.裂纹萌生于晶界，沿晶界扩展至断裂。

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