摘要
由于300M钢具有高强度、高断裂韧性、良好的抗疲劳性能等优点，其在飞机起落架等大型航空关键承力结构件上应用十分广泛。大型结构件的锻造过程一般包括开坯锻造和模锻，在开坯锻造时，锻造的不均匀会导致组织的粗晶和混晶，这将严重影响锻件的最终使用性能。而目前针对铸态300M钢热变形行为的研究还鲜有报道，并且开坯锻造时成形工艺参数难以控制。因此，本文重点研究铸态300M钢的热变形行为，分别建立了铸态300M钢本构方程及动态再结晶等材料模型。并且本文借助有限元模拟软件DEFORM，对铸态300M钢铸锭的开坯锻造过程进行了有限元模拟，得到了优化后开坯锻造工艺参数，并成功应用到实际生产中。本文研究内容主要包括以下三点： (1)铸态300M钢热变形行为研究。对铸态300M钢进行单道次等轴热压缩实验，得到真应力-应变曲线后，并对曲线进行摩擦和温度修正，建立了本构方程和热加工图以及动态再结晶等材料模型。从热加工图中得到铸态300M钢的最佳热变形工艺窗口：变形温度为1080℃~1200℃、应变速率为0.01s-1~0.8s-1。 (2)铸态300M钢材料模型验证。对铸态300M钢双锥试样进行了镦粗实验，分析了双锥试样镦粗后的微观组织，结果表明，双锥试样的再结晶程度表层到心部逐渐变大，晶粒先在原奥氏体晶界上形核，再结晶晶粒随着变形量的增加随后向晶内扩展。借助DEFORM软件对双锥试样镦粗过程进行了模拟，镦粗后的试样的应变从表层到心部逐渐增大，再结晶程度也随之增大，再结晶体积分数和应变的关系呈S型。实验与模拟结果的误差较小，表明建立的材料模型能较好的预测铸态300M钢的热变形过程。 (3)大型300M钢铸锭开坯工艺优化。对铸态300M钢的开坯锻造过程中的镦粗和拔长过程进行了数值模拟，确定了300M钢开坯锻造的基本工艺，开坯过程包括五次镦粗和拔长，每次镦粗的压下量为50%，拔长时的错砧量为200mm，进给量为600mm。将此工艺运用到实际生产中，并解剖现场开坯后的300M钢方坯锻件，结果表明，此锻造工艺满足了300M钢开坯锻造的晶粒度要求。
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