45钢块体超细晶棒材3D-SPD轧制法

林鹏程^1,2，庞玉华^1,2，孙琦^1,2，王航舵^1,2，刘东³，张喆³

1. 西安建筑科技大学冶金工程学院2. 西安建筑科技大学陕西省冶金工程技术研究中心3. 西北工业大学材料学院

摘 要：提出了一种基于斜轧原理的块体超细晶棒材剧烈塑性变形（SPD）成形法,称为3D-SPD法:利用特殊曲面锥形轧辊及导板,坯料从轧辊直径最大端咬入,采用超大送进角及径缩率等变形参数,构建了剧烈扭转压缩复合变形区,单位成形载荷为兆帕级,可实现块体等效应变大于6.5的SPD。建立了基于Oyane损伤准则的裂纹萌生控制模型,通过对不同变形条件下轧件心部损伤值的优化,有效抑制了Mannesmann效应（ME）,避免了裂纹的萌生。理论及实验证明:当辊面锥角5°、送进角24°、径缩率50%、温度700℃、椭圆度系数1.02以及轧辊转速40 r/min时,采用单道次轧制方式,可将直径50 mm的45钢轧制为直径25 mm的超细晶棒材,平均晶粒尺寸从46μm细化至约1μm,屈服强度和抗拉强度分别提升46%和42%。

关键词：剧烈塑性变形;超细晶棒材;3D-SPD;Mannesmann效应;剧烈扭转压缩复合变形区;