【摘 要】
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车轴作为高速列车最关键的承重部件之一,对列车速度的提升、安全性能的保证都有着不可替代的作用。然而我国的高速列车车轴主要依赖从欧洲和日本进口,为了响应国家发展战略,实现高速列车零部件国产化,同时出于自身发展需求,国内企业联合科研机构关于自主研制高速列车车轴材料开展了一系列工作并取得不错的成果,目前已经具备独立生产高速车轴钢的能力。研究高速车轴材料在热变形过程中的力学行为以及微观组织变化对调控材料的微
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车轴作为高速列车最关键的承重部件之一,对列车速度的提升、安全性能的保证都有着不可替代的作用。然而我国的高速列车车轴主要依赖从欧洲和日本进口,为了响应国家发展战略,实现高速列车零部件国产化,同时出于自身发展需求,国内企业联合科研机构关于自主研制高速列车车轴材料开展了一系列工作并取得不错的成果,目前已经具备独立生产高速车轴钢的能力。研究高速车轴材料在热变形过程中的力学行为以及微观组织变化对调控材料的微观组织、优化材料生产工艺有着重要意义,因此本文以我国生产的具有完全自主知识产权的高速列车车轴钢DZ2钢为研究材料,使用物理模拟的方法,对高速车轴钢进行热压缩,运用差示扫描量热法、金相组织观察、扫描电子显微镜等多种研究方法,对不同变形速率(0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1、1s-1)和不同变形温度（850℃、920℃、990℃、1060℃、1130℃、1200℃）对高速列车车轴钢的热变形行为的影响进行了研究。得出了主要结论有以下几点:（1）根据热压缩所得到的实验数据,绘制了流变曲线,对材料在热变形过程中的力学行为进行了分析。同时基于Arrhenius双曲正弦型方程,建立了材料的本构模型,并且对该模型做出应变补偿修正。通过对流变曲线的分析,发现在热变形过程中,高速列车车轴钢的变形抗力随温度的升高而减小,随应变速率的升高而增大,且在温差相同时,高温下变形抗力的减幅更小;（2）基于动态材料模型（DMM）构建了高速列车车轴钢的热加工图,结合Prasad失稳判据以及微观组织对材料的失稳区进行了分析。通过构建热加工并结合微观组织对失稳区域分析可知,高速列车车轴钢的失稳区域随着应变量的增加,从低温高应变速率区域转移到高温区域。在低温失稳区主要的失稳形式是剪切带,高温失稳区主要的失稳形式是晶粒异常粗化。同时确定了材料的最佳加工区域为950～1000℃,应变速率在1s-1附近。（3）根据动态再结晶理论,建立了高速列车车轴钢在热变形过程中动态再结晶临界应变模型以及动态再结晶动力学模型,探究了Z参数与动态再结晶之间的关系,并分析了不同变形条件对材料动态再结晶行为的影响。通过对高速列车车轴钢发生再结晶时的微观组织分析,发现该DZ2车轴钢的动态再结晶行为是以非连续动态再结晶机制进行形核长大的。且动态再结晶体积分数受温度影响较大,温度为990℃,应变速率大于1s-1,以及温度在990℃以上时,材料发生完全动态再结晶。其他加工条件下材料未能发生完全再结晶。
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