不同温度和应变率下压缩对 42CrMo 钢不同延性断裂标准的评价

42CrMo（美国牌号：AISI 4140）是具有代表性的中碳低合金钢之一。42CrMo高强度钢由于其强度、韧性和耐磨性的良好平衡，被广泛用于许多通用零件，包括汽车曲轴、撞锤、主轴、撬杠和齿圈。42CrMo 钢含有铬和钼作为合金元素，可以在很宽的范围内进行热处理，以提供适当的硬度、强度和延展性的综合优势 。高强度钢塑性成形过程中的一个重要问题是是否可以在材料不发生任何断裂的情况下进行所需的变形。由于与大应变相关的微裂纹的发展或由于与材料行为和边界条件相关的塑性不稳定性，在金属成形过程中很自然地发生由延性损伤引起的断裂。然而，在工业实践中，设计师的经验知识对产品的无断裂质量至关重要，但这通常需要大量的努力和大量的时间。因此，迫切需要预测和预防断裂，这是成型工艺和产品质量的主要特征。如果可以预测变形工件内部导致断裂的条件，那么选择合适的工艺参数条件和修改成型工艺以生产出质量可靠的产品可能是可行的，明显节省时间和成本。

作为可成形性的重要指标，塑性成形过程中的塑性损伤可以描述为局部温度、应变和应力状态的函数。例如，可以使用有效应力模型计算产生的损伤，通过将柯西应力张量拆分为压缩部分和拉伸部分来考虑裂纹闭合效应。因此，可以通过在有限元软件中实现损伤模型来模拟工业过程中的材料损伤状态。因此，损伤程度，即断裂趋势，可以表征为损伤值与延性断裂准则（DFC）的比值。从历史上看，韧性断裂标准基于实验工作，该工作利用与实际工业应用相关的变形过程 。然而，这样的方法是耗时的并且很少导致未来缺陷问题的通用解决方案。到目前为止，Cockcroft-Latham 等断裂准则适用于大块金属成形模拟中的韧性断裂。通常临界损伤值被认为是材料的常数，如屈服应力、应力极限。科克罗夫特和莱瑟姆还没有阐明了临界损坏数值是否依赖于温度和应变速率。但在金属成形过程中，不同区域和不同成形阶段的变形条件变化很大，因此需要建立适用于各种变形条件的断裂准则。

本研究的目的是研究 42CrMo板材 高强钢损伤演化与变形参数之间的自然关系，然后根据变形参数构建延性断裂准则直方图。提出了损伤敏感率的创新概念，作为评估韧性断裂标准的基本中间量。至于创新方法，热压缩模拟、有限元模拟和数学计算是必要的，这导致物理实验和数值计算为确定变化的延性断裂准则（VDFC）提供了相互支持。毫无疑问，基于VDFC，42CrMo高强钢在各种成形过程中的断裂位置和断裂力矩可以准确、方便地预测。