Inconel 718 及时加强铁镍基高温合金， 综合性能优良， 是应用最广泛的高温合金之一 Inconel 718 与合金热变形相关的研究领域非常活跃， 但对合金冷变形的研究却很少。Inconel 718 合金管道用于制造航空、航天、核工业等领域的一些关键部件， 其生产离不开冷加工变形， 所以, 有必要研究合金的冷变形。研究合金的冷变形， 第一个问题是加工硬化。了解合金的加工硬化特性， 确定合金冷变形工艺具有重要意义。因此, 采用准静态拉伸试验， 即常温、应变率≤10 - 1 / s 在干燥空气条件下进行拉伸试验， 研究 Inconel 718 合金加工硬化特性， 为确定 Inconel 718 提供合金管道冷变形工艺的参考和依据。

　　实验方法采用真空感应炉熔炼和真空自耗炉双重熔炼 Inconel 718 合金, 化学成分见表 1.在退火和冷拔管道上截取拉伸样品。退火系统为 1030℃ , 保温 30min, 水冷。冷拔变形量为30% 。然后用光学显微镜观察样品的原始组织。管道的原始组织是单一的奥氏体， 退火试样的平均晶粒直径为 70μm, 有少量的 NbC 颗粒扩散分布。冷拔样组织中， 晶粒明显拉长， 晶界变直， 晶粒内部有变形带。

　　上海庭钢金属集团有限公司

　　拉伸试验在 MT S810 型试验机完成， 实施试验方法 GB/ T228 规定。材料对应力变化敏感， 对应变速率变化不敏感， 因此，在试验过程中选择应变速率 10 - 1 / s。试验时, 用纵向引伸器跟踪变形， 记录从开始变形到断裂之间的连续位移和载荷值， 然后产生真正的应力- 真应变曲线， 通过数学模型拟合曲线获得唯象方程式， 根据方程式找出表征材料加工硬化特性的参数。

　　真应力- 真应变曲线Inconel 718合金退火态和冷拔管样品室温拉伸试验真应力- 真应变曲线分别见图 1( a) 和图 1( b) 。从图 1 可以看出, Inconel 718 无论合金是退火还是冷拔， 当室温变形时，会产生明显的加工硬化。Inconel 718合金室温拉伸的真应力-弹性真应变曲线- 均匀塑性型， 弹性变形阶段为初始部分， 曲线为直线段， 直线段的斜率很大， 然后是均匀塑性变形阶段， 曲线为抛物线型。现有试验结果表明 , 典型的面心立方晶体加工硬化曲线分为易滑移、多滑移和交滑移 3 个阶段。晶粒与晶粒协调变形 1 阶段不会出现， 所以 Inconel 718 合金加工硬化曲线仅表现为后两个阶段。弹性阶段发生在极小的应变范围内， 真应力-真应变关系是直线关系的正比， 基本符合虎克定律，即σ= Eε, 其中σ和ε弹性应力和弹性应变，E弹性模量。根据虎克定律， 找出直线斜率，即合金的弹性模量， 应变速率为 10 - 1 / s时, E 值约为2.2×10 5 MPa。两种状态下的真应力- 在真应变曲线中，弹性阶段的应变范围非常窄， 材料很快进入塑性变形阶段。在初始屈服后至断裂前，均匀塑性变形的形变硬化阶段， 即抛物线硬化阶段。抛物线阶段的真应力- 一般采用真应变关系 Hollomon 公式表示， 即σ= Kεn , 其中σ和ε塑性真应力和塑性真应变， 由于弹性应变一般很小， 因此，塑性真应变可以用总应变代替， n 应变硬化指数， K 强度系数， K 的值等于ε= 1时真应力， K和 n 表示材料变形硬化的参数。冷变形要冷变形 n 值, 颈缩前合金应均匀化， 局部集中变形不会过早报废材料。

　　上海庭钢金属集团有限公司

　　真应力- 真正适应曲线的 Hollomon 公式拟合用Hollomon 公式来拟合 Inconel 718 合金真应力- 真正适应曲线的抛物线阶段, 退火样品和冷拔样品的两个拟合结果见图 2( a) 和( b) 。图2 拟合曲线的趋势与试验曲线基本相同， 但拟合值与试验值有一定的偏差。应变速率为 10 - 1 / s 拟合退火样和冷拔样的真应力- 应变方程式( 1)和式( 2) , 相关系数分别为 0.89 和 0.99。σ= 1894ε0.469(1)σ= 2487ε从试验结果可以看出153(2)， 退火和冷拔Inconel 718 合金加工硬化过程基本遵循抛物线硬化规律 Inconel 718 合金的 n 值接近 0.5.说明退火合金具有良好的冷变形塑性。冷拔合金强度增加， n 值减小为 0.153, 这限制了材料变形的上限。

　　上海庭钢金属集团有限公司

　　真应力- 应变关系 Voce 从模型拟合部分的拟合结果可以看出， 用 Hollomon退火合金的真应力由公式描述- 拟合方程式的应变关系相关系数仅为0.89, 冷拔合金的拟合结果也存在偏差。因此, 对 Inconel 718 对合金真应力-真应变曲线的抛物线阶段进一步分析， 结果见图 3( a) 和( b) , 图 3 拟合曲线与试验曲线基本重合。退火样品和冷拔样品的真应力- 抛物线阶段通过数学拟合获得更准确的方程真应变关系曲线( 3) 和式( 4) , 相关系数大于 0.99。

　　上海庭钢金属集团有限公司

　　σ= 3941- 3571exp[ (-ε/ ε1 )] (3)σ= 1400- 284exp[- (ε- 0.0084)/ε1 ] (4)Inconel 718合金在室温拉伸条件下的真应力-真应变关系方程符合要求 y = y 0 a 1 exp[ - ( ε-ε0 )/ε1 ] 函数形式, 方程形式与Voce 模型相似。Voce 该模型符合工程合金特别是商业纯铝数据的良好经验公式， 公式中的诸参数是给定材料的常数。Voce 该模型符合工程合金特别是商业纯铝数据的良好经验公式， 公式中的诸参数是给定材料的常数。相应的， Inconel 718 合金的真实应力- 真应变关系方程中的参数也是合金的常数。公式中 y 0 合金加工硬化曲线第一 3 阶段饱和应力值， a 1 由 y 0 和第 应力值从三个阶段开始( 屈服应力值的代数和决定，ε0 和ε1 与合金的原始状态有关。每个参数的本质意义和 Inconel 718 对合金形变微观机制的研究也需要更深入的实验。上述方程对合金室温塑性变形的研究，特别是计算机模拟过程具有重要的应用价值。 拟合结果作为合金室温变形过程的本构关系， 可分析合金塑性变形的塑性功。塑性变形功能是合金加工硬化曲线以下的区域。合金的真实应力- 通过真应变关系可以获得数学积分。退火状态按试验测量的数据计算 Inconel 718 合金在 40% 冷变形时的塑性变形功率为3.63×10 8 J·m - 3 。

　　结论准静态拉伸试验 Inconel 718 合金的弹性模量为2.2×10 5 MPa。退火合金和冷拔合金的加工硬化规律基本一致 Hollomon 公式, 硬化参数 K 和n 分别为 1904, 0.153 和 2487, 0.476.塑性变形阶段的加工硬化规律及 Voce 模型相似。作为室温变形过程中的本构关系， 退火合金的塑性功能约为 3.63×10 8 J?m - 3 。