武建国 安红萍 范盼飞

(太原科技大学材料科学与工程学院，山西030024)

SA508-3钢是一种含有Mo、Mn等元素的低碳合金钢，具有较高的淬透性、良好的冲击韧性和优良的焊接性能。广泛应用于核电设备一体化超大锻件的主体制造，如反应堆压力壳、稳压器、蒸汽发生器等[1]。此类锻件具有形状复杂，制造流程冗长等特点。尤其在自由锻过程中，钢锭内的铸态缺陷相对较多，经反复加热和显著的非均匀变形极有可能产生应力集中并形成微裂纹[2]。

本文采用Gleeble热模拟试验机在不同变形温度和应变速率下对铸态SA508-3钢进行等温拉伸试验，获得了不同变形条件下热拉伸试样的伸长率、断面收缩率等宏观塑性指标。为实现对变形过程中开裂行为的预测与控制，在有限元模拟中引入基于Normalized C-L断裂准则的损伤变量，通过高温拉伸与有限元模拟相结合的手段，从试样微区开裂的角度确定了相应的临界损伤量，该值可视为有限元损伤分析的微观塑性指标。研究结果可对评估铸态SA508-3钢的高温塑性提供宏观层面和微观层面的依据。

1 热拉伸试验

热拉伸试验所用铸态SA508-3的化学成分见表1。试样尺寸∅10 mm×121.5 mm，试验温度为800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃；应变速率分别为0.001 s-1、0.01 s-1、0.1 s-1、1.0 s-1。采用Gleeble-1500D热模拟机进行等温拉伸，首先各试样均以10℃s的速度加热到1200℃，保温3 min，随后以10℃s的速度使试样降温至所需试验温度，以预定拉伸速度完成等温拉伸。在整个试验过程中采用氩气保护防止试件表面氧化。

2 试验结果分析

图1为铸态SA508-3不同温度和应变速率下的应力-应变曲线。……