42CrNiMoV钢的高温热压缩流变行为

42CrNiMoV钢作为一种高强度低合金钢，广泛应用于各个工业领域，尤其是在海洋油气田开采中，由于它具有较高的力学性能、低温冲击性能和抗硫化氢腐蚀性能，常用于生产井口头、防喷器、连接器、导管头和阀箱等各种耐压构件等。目前世界海洋石油开采已经逐渐从近海转向深海，但国内在深水钻井与装备的材料设计和制造上与国际水平相差较大。

中国第一重型机械股份公司的研究人员采用Gleeble-3500热模拟试验机对42CrNiMoV钢进行高温热压缩试验，并以此为基础，建立了不同变形条件下的真应力-真应变本构方程，从而准确预测流变应力与变形温度和变形速率之间的关系。另一方面，结合真应力应变曲线，对热压缩试样的再结晶情况进行了分析，为发展海洋采油用井口锻件材料提供理论支持。

根据海洋井口锻件抗硫化物应力开裂（SSC）高强度钢合金化设计准则，以及JMatPro模拟计算的结果，在保证合适硬度和强度的基础上，尽量提高材料的韧性要求（低温冲击)及抗硫化氢应力腐蚀性能，结合目前国际石油设备制造企业的改进型合金成分的调研成果，设计了42CrNiMoV合金钢的成分。根据所设计的化学成分，采用真空电磁感应熔炼技术进行冶炼。

钢锭取样并加工成Φ10mm×15mm标准试样，用Gleeble-3500热模拟试验机进行热压缩试验。热压缩变形温度分别为850℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃和1200℃，保温3min，然后冷却至相应变形温度进行热压缩试验。试验过程中，试样两端粘结钽片和石墨片进行润滑，标样中间焊接热电偶用于测量试样温度，试验中监控载荷、应力、应变、温度以及位移。试验结果表明：

（1）采用热模拟试验机进行了热压缩试验，试样经过热压缩后没有发现开裂现象。应变速率为0.01s-1和0.1s-1时，应力应变曲线以动态再结晶型为主，在晶界处大量细小晶粒形核，发生再结晶；应变速率为1s-1时，应力应变曲线以动态回复型为主，通过位错的攀移和亚晶的合并，原有晶粒发生多边形化，晶粒以等轴晶为主；应变速率为10s-1时，应力应变曲线以加工硬化型为主，晶粒随着试样的压缩而变形。

（2）通过对本构方程的修正，计算得到42CrNiMoV钢的应变激活能Q=414728.01J/mol。得到流变应力本构方程。将通过本构方程计算得到的流变应力与实测值进行比较，结果比较吻合，平均误差为4.02%。