Inconel 718 及時(shí)加強(qiáng)鐵鎳基高溫合金， 綜合性能優(yōu)良， 是應(yīng)用最廣泛的高溫合金之一 Inconel 718 與合金熱變形相關(guān)的研究領(lǐng)域非?；钴S， 但對(duì)合金冷變形的研究卻很少。Inconel 718 合金管道用于制造航空、航天、核工業(yè)等領(lǐng)域的一些關(guān)鍵部件， 其生產(chǎn)離不開(kāi)冷加工變形， 所以, 有必要研究合金的冷變形。研究合金的冷變形， 第一個(gè)問(wèn)題是加工硬化。了解合金的加工硬化特性， 確定合金冷變形工藝具有重要意義。因此, 采用準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn)， 即常溫、應(yīng)變率≤10 - 1 / s 在干燥空氣條件下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)， 研究 Inconel 718 合金加工硬化特性， 為確定 Inconel 718 提供合金管道冷變形工藝的參考和依據(jù)。

　　實(shí)驗(yàn)方法采用真空感應(yīng)爐熔煉和真空自耗爐雙重熔煉 Inconel 718 合金, 化學(xué)成分見(jiàn)表 1.在退火和冷拔管道上截取拉伸樣品。退火系統(tǒng)為 1030℃ , 保溫 30min, 水冷。冷拔變形量為30% 。然后用光學(xué)顯微鏡觀察樣品的原始組織。管道的原始組織是單一的奧氏體， 退火試樣的平均晶粒直徑為 70μm, 有少量的 NbC 顆粒擴(kuò)散分布。冷拔樣組織中， 晶粒明顯拉長(zhǎng)， 晶界變直， 晶粒內(nèi)部有變形帶。

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　　拉伸試驗(yàn)在 MT S810 型試驗(yàn)機(jī)完成， 實(shí)施試驗(yàn)方法 GB/ T228 規(guī)定。材料對(duì)應(yīng)力變化敏感， 對(duì)應(yīng)變速率變化不敏感， 因此，在試驗(yàn)過(guò)程中選擇應(yīng)變速率 10 - 1 / s。試驗(yàn)時(shí), 用縱向引伸器跟蹤變形， 記錄從開(kāi)始變形到斷裂之間的連續(xù)位移和載荷值， 然后產(chǎn)生真正的應(yīng)力- 真應(yīng)變曲線， 通過(guò)數(shù)學(xué)模型擬合曲線獲得唯象方程式， 根據(jù)方程式找出表征材料加工硬化特性的參數(shù)。

　　真應(yīng)力- 真應(yīng)變曲線Inconel 718合金退火態(tài)和冷拔管樣品室溫拉伸試驗(yàn)真應(yīng)力- 真應(yīng)變曲線分別見(jiàn)圖 1( a) 和圖 1( b) 。從圖 1 可以看出, Inconel 718 無(wú)論合金是退火還是冷拔， 當(dāng)室溫變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生明顯的加工硬化。Inconel 718合金室溫拉伸的真應(yīng)力-彈性真應(yīng)變曲線- 均勻塑性型， 彈性變形階段為初始部分， 曲線為直線段， 直線段的斜率很大， 然后是均勻塑性變形階段， 曲線為拋物線型?，F(xiàn)有試驗(yàn)結(jié)果表明 , 典型的面心立方晶體加工硬化曲線分為易滑移、多滑移和交滑移 3 個(gè)階段。晶粒與晶粒協(xié)調(diào)變形 1 階段不會(huì)出現(xiàn)， 所以 Inconel 718 合金加工硬化曲線僅表現(xiàn)為后兩個(gè)階段。彈性階段發(fā)生在極小的應(yīng)變范圍內(nèi)， 真應(yīng)力-真應(yīng)變關(guān)系是直線關(guān)系的正比， 基本符合虎克定律，即σ= Eε, 其中σ和ε彈性應(yīng)力和彈性應(yīng)變，E彈性模量。根據(jù)虎克定律， 找出直線斜率，即合金的彈性模量， 應(yīng)變速率為 10 - 1 / s時(shí), E 值約為2.2×10 5 MPa。兩種狀態(tài)下的真應(yīng)力- 在真應(yīng)變曲線中，彈性階段的應(yīng)變范圍非常窄， 材料很快進(jìn)入塑性變形階段。在初始屈服后至斷裂前，均勻塑性變形的形變硬化階段， 即拋物線硬化階段。拋物線階段的真應(yīng)力- 一般采用真應(yīng)變關(guān)系 Hollomon 公式表示， 即σ= Kεn , 其中σ和ε塑性真應(yīng)力和塑性真應(yīng)變， 由于彈性應(yīng)變一般很小， 因此，塑性真應(yīng)變可以用總應(yīng)變代替， n 應(yīng)變硬化指數(shù)， K 強(qiáng)度系數(shù)， K 的值等于ε= 1時(shí)真應(yīng)力， K和 n 表示材料變形硬化的參數(shù)。冷變形要冷變形 n 值, 頸縮前合金應(yīng)均勻化， 局部集中變形不會(huì)過(guò)早報(bào)廢材料。

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　　真應(yīng)力- 真正適應(yīng)曲線的 Hollomon 公式擬合用Hollomon 公式來(lái)擬合 Inconel 718 合金真應(yīng)力- 真正適應(yīng)曲線的拋物線階段, 退火樣品和冷拔樣品的兩個(gè)擬合結(jié)果見(jiàn)圖 2( a) 和( b) 。圖2 擬合曲線的趨勢(shì)與試驗(yàn)曲線基本相同， 但擬合值與試驗(yàn)值有一定的偏差。應(yīng)變速率為 10 - 1 / s 擬合退火樣和冷拔樣的真應(yīng)力- 應(yīng)變方程式( 1)和式( 2) , 相關(guān)系數(shù)分別為 0.89 和 0.99。σ= 1894ε0.469(1)σ= 2487ε從試驗(yàn)結(jié)果可以看出153(2)， 退火和冷拔Inconel 718 合金加工硬化過(guò)程基本遵循拋物線硬化規(guī)律 Inconel 718 合金的 n 值接近 0.5.說(shuō)明退火合金具有良好的冷變形塑性。冷拔合金強(qiáng)度增加， n 值減小為 0.153, 這限制了材料變形的上限。

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　　真應(yīng)力- 應(yīng)變關(guān)系 Voce 從模型擬合部分的擬合結(jié)果可以看出， 用 Hollomon退火合金的真應(yīng)力由公式描述- 擬合方程式的應(yīng)變關(guān)系相關(guān)系數(shù)僅為0.89, 冷拔合金的擬合結(jié)果也存在偏差。因此, 對(duì) Inconel 718 對(duì)合金真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線的拋物線階段進(jìn)一步分析， 結(jié)果見(jiàn)圖 3( a) 和( b) , 圖 3 擬合曲線與試驗(yàn)曲線基本重合。退火樣品和冷拔樣品的真應(yīng)力- 拋物線階段通過(guò)數(shù)學(xué)擬合獲得更準(zhǔn)確的方程真應(yīng)變關(guān)系曲線( 3) 和式( 4) , 相關(guān)系數(shù)大于 0.99。

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　　σ= 3941- 3571exp[ (-ε/ ε1 )] (3)σ= 1400- 284exp[- (ε- 0.0084)/ε1 ] (4)Inconel 718合金在室溫拉伸條件下的真應(yīng)力-真應(yīng)變關(guān)系方程符合要求 y = y 0 a 1 exp[ - ( ε-ε0 )/ε1 ] 函數(shù)形式, 方程形式與Voce 模型相似。Voce 該模型符合工程合金特別是商業(yè)純鋁數(shù)據(jù)的良好經(jīng)驗(yàn)公式， 公式中的諸參數(shù)是給定材料的常數(shù)。Voce 該模型符合工程合金特別是商業(yè)純鋁數(shù)據(jù)的良好經(jīng)驗(yàn)公式， 公式中的諸參數(shù)是給定材料的常數(shù)。相應(yīng)的， Inconel 718 合金的真實(shí)應(yīng)力- 真應(yīng)變關(guān)系方程中的參數(shù)也是合金的常數(shù)。公式中 y 0 合金加工硬化曲線第一 3 階段飽和應(yīng)力值， a 1 由 y 0 和第 應(yīng)力值從三個(gè)階段開(kāi)始( 屈服應(yīng)力值的代數(shù)和決定，ε0 和ε1 與合金的原始狀態(tài)有關(guān)。每個(gè)參數(shù)的本質(zhì)意義和 Inconel 718 對(duì)合金形變微觀機(jī)制的研究也需要更深入的實(shí)驗(yàn)。上述方程對(duì)合金室溫塑性變形的研究，特別是計(jì)算機(jī)模擬過(guò)程具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 擬合結(jié)果作為合金室溫變形過(guò)程的本構(gòu)關(guān)系， 可分析合金塑性變形的塑性功。塑性變形功能是合金加工硬化曲線以下的區(qū)域。合金的真實(shí)應(yīng)力- 通過(guò)真應(yīng)變關(guān)系可以獲得數(shù)學(xué)積分。退火狀態(tài)按試驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算 Inconel 718 合金在 40% 冷變形時(shí)的塑性變形功率為3.63×10 8 J·m - 3 。

　　結(jié)論準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗(yàn) Inconel 718 合金的彈性模量為2.2×10 5 MPa。退火合金和冷拔合金的加工硬化規(guī)律基本一致 Hollomon 公式, 硬化參數(shù) K 和n 分別為 1904, 0.153 和 2487, 0.476.塑性變形階段的加工硬化規(guī)律及 Voce 模型相似。作為室溫變形過(guò)程中的本構(gòu)關(guān)系， 退火合金的塑性功能約為 3.63×10 8 J?m - 3 。