高强度专用模具是多向镦挤-挤压（MUE）加工中复杂应力状态的主要促成因素。这些模具迫使铁素体-马氏体（FM）钢在575至750°C的关键铁素体相稳定温度范围内，在保持结构完整性的同时，经历剧烈多向变形。
这些模具的主要价值在于它们能够促进显微组织的“深度细化”。通过在极端条件下确保均匀变形，它们直接提高了材料的高温机械性能和抗蠕变性。
变形的力学原理
产生复杂的应力状态
高强度模具的基本作用是从多个矢量同时施加力。与简单的锻造不同，模具约束材料，产生剧烈塑性变形所需的复杂应力状态。
确保均匀性
如果没有专门的模具设计，多向力通常会导致材料流动不均匀。这些模具经过精心设计，以确保整个工件的均匀变形，防止出现局部薄弱点或结构不一致。
保持结构完整性
该工艺使FM钢承受强烈的物理应力。高强度模具充当容器，在侵蚀性的镦挤和挤压阶段保持坯料的结构完整性，防止开裂或失效。
热学和显微组织影响
深度显微组织细化
模具实现的剧烈变形导致钢材显微组织的深度细化。这种细化是提升基材性能的物理机制。
在铁素体相中运行
模具设计用于在铁素体相稳定温度范围（575至750°C）内有效运行。在此特定热窗口内控制变形对于实现FM钢所需的相特性至关重要。
理解操作权衡
高应力要求
由于目标是剧烈变形，模具本身会承受巨大的内部压力。这需要使用优质高强度材料制造模具，以防止过早的工具失效。
设计复杂性
实现真正均匀的复杂应力状态需要精确的模具几何形状。模具设计的任何偏差都可能导致非均匀变形，从而抵消MUE工艺的优势。
材料设计的战略应用
评估MUE以实现您的材料目标
- 如果您的主要重点是显微组织均匀性：利用这些模具强制均匀变形，确保钢材整个横截面的晶粒细化一致。
- 如果您的主要重点是高温耐久性：利用该工艺的深度细化能力，专门提高暴露于长时间高温下的部件的抗蠕变性。
高强度模具的有效使用将FM钢从标准合金转变为能够承受极端热和机械环境的高性能材料。
总结表：
| 特征 | 在MUE工艺中的功能 | 对FM钢的影响 |
|---|---|---|
| 应力状态 | 产生复杂的多向应力 | 实现剧烈塑性变形 |
| 变形控制 | 确保均匀的材料流动 | 防止局部薄弱点 |
| 结构支撑 | 在575–750°C下保持坯料完整性 | 防止开裂和结构失效 |
| 细化能力 | 促进“深度”晶粒细化 | 提高抗蠕变性与耐久性 |
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参考文献
- H.Yu. Rostova, G.D. Tolstolutska. A REVIEW: FERRITIC-MARTENSITIC STEELS – TREATMENT, STRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES. DOI: 10.46813/2022-140-066
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
