Inconel 718 及時加強鐵鎳基高溫合金， 綜合性能優良， 是應用最廣泛的高溫合金之一 Inconel 718 與合金熱變形相關的研究領域非常活躍， 但對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、核工業等領域的一些關鍵部件， 其生產離不開冷加工變形， 所以, 有必要研究合金的冷變形。研究合金的冷變形， 第一個問題是加工硬化。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, 采用準靜態拉伸試驗， 即常溫、應變率≤10 - 1 / s 在干燥空氣條件下進行拉伸試驗， 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。

　　實驗方法采用真空感應爐熔煉和真空自耗爐雙重熔煉 Inconel 718 合金, 化學成分見表 1.在退火和冷拔管道上截取拉伸樣品。退火系統為 1030℃ , 保溫 30min, 水冷。冷拔變形量為30% 。然后用光學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 顆粒擴散分布。冷拔樣組織中， 晶粒明顯拉長， 晶界變直， 晶粒內部有變形帶。

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　　拉伸試驗在 MT S810 型試驗機完成， 實施試驗方法 GB/ T228 規定。材料對應力變化敏感， 對應變速率變化不敏感， 因此，在試驗過程中選擇應變速率 10 - 1 / s。試驗時, 用縱向引伸器跟蹤變形， 記錄從開始變形到斷裂之間的連續位移和載荷值， 然后產生真正的應力- 真應變曲線， 通過數學模型擬合曲線獲得唯象方程式， 根據方程式找出表征材料加工硬化特性的參數。

　　真應力- 真應變曲線Inconel 718合金退火態和冷拔管樣品室溫拉伸試驗真應力- 真應變曲線分別見圖 1( a) 和圖 1( b) 。從圖 1 可以看出, Inconel 718 無論合金是退火還是冷拔， 當室溫變形時，會產生明顯的加工硬化。Inconel 718合金室溫拉伸的真應力-彈性真應變曲線- 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。現有試驗結果表明 , 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 個階段。晶粒與晶粒協調變形 1 階段不會出現， 所以 Inconel 718 合金加工硬化曲線僅表現為后兩個階段。彈性階段發生在極小的應變范圍內， 真應力-真應變關系是直線關系的正比， 基本符合虎克定律，即σ= Eε, 其中σ和ε彈性應力和彈性應變，E彈性模量。根據虎克定律， 找出直線斜率，即合金的彈性模量， 應變速率為 10 - 1 / s時, E 值約為2.2×10 5 MPa。兩種狀態下的真應力- 在真應變曲線中，彈性階段的應變范圍非常窄， 材料很快進入塑性變形階段。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。拋物線階段的真應力- 一般采用真應變關系 Hollomon 公式表示， 即σ= Kεn , 其中σ和ε塑性真應力和塑性真應變， 由于彈性應變一般很小， 因此，塑性真應變可以用總應變代替， n 應變硬化指數， K 強度系數， K 的值等于ε= 1時真應力， K和 n 表示材料變形硬化的參數。冷變形要冷變形 n 值, 頸縮前合金應均勻化， 局部集中變形不會過早報廢材料。

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

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　　真應力- 應變關系 Voce 從模型擬合部分的擬合結果可以看出， 用 Hollomon退火合金的真應力由公式描述- 擬合方程式的應變關系相關系數僅為0.89, 冷拔合金的擬合結果也存在偏差。因此, 對 Inconel 718 對合金真應力-真應變曲線的拋物線階段進一步分析， 結果見圖 3( a) 和( b) , 圖 3 擬合曲線與試驗曲線基本重合。退火樣品和冷拔樣品的真應力- 拋物線階段通過數學擬合獲得更準確的方程真應變關系曲線( 3) 和式( 4) , 相關系數大于 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力-真應變關系方程符合要求 y = y 0 a 1 exp[ - ( ε-ε0 )/ε1 ] 函數形式, 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純鋁數據的良好經驗公式， 公式中的諸參數是給定材料的常數。Voce 該模型符合工程合金特別是商業純鋁數據的良好經驗公式， 公式中的諸參數是給定材料的常數。相應的， Inconel 718 合金的真實應力- 真應變關系方程中的參數也是合金的常數。公式中 y 0 合金加工硬化曲線第一 3 階段飽和應力值， a 1 由 y 0 和第 應力值從三個階段開始( 屈服應力值的代數和決定，ε0 和ε1 與合金的原始狀態有關。每個參數的本質意義和 Inconel 718 對合金形變微觀機制的研究也需要更深入的實驗。上述方程對合金室溫塑性變形的研究，特別是計算機模擬過程具有重要的應用價值。 擬合結果作為合金室溫變形過程的本構關系， 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域。合金的真實應力- 通過真應變關系可以獲得數學積分。退火狀態按試驗測量的數據計算 Inconel 718 合金在 40% 冷變形時的塑性變形功率為3.63×10 8 J·m - 3 。

　　結論準靜態拉伸試驗 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律基本一致 Hollomon 公式, 硬化參數 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律及 Voce 模型相似。作為室溫變形過程中的本構關系， 退火合金的塑性功能約為 3.63×10 8 J?m - 3 。