23Co13Ni11Cr3Mo超高強度鋼具有非常好的強度、硬度、斷裂韌性及延展性,在飛機制造領域應用非常廣泛,如飛機起落架關鍵承力構件、氣體渦輪發動機主軸等。該鋼構件優良的力學性能取決于材料成形與熱處理過程形成的微觀組織。鍛造成形是飛機關鍵承力構件的主要成形方式,開展23Co13Ni11Cr3Mo鋼材料基礎實驗以及成形工藝研究對航空關鍵零件的生產具有重要的工程意義。長期以來,鍛造成形工藝主要依靠實際經驗和鍛造試驗的方法獲得,不僅試驗費用高、周期長,而且難以全面分析工藝參數對成形的影響規律。有限元法輔助鍛壓工藝設計是目前先進的工藝設計方法,通過與材料實驗相結合,研究材料在模腔內的流動狀況、鍛件的溫度分布、應力應變和成形載荷,進而對工藝參數進行優化,避免缺陷的發生,對提高產品質量、降低成本具有重要意義。本文以23Co13Ni11Cr3Mo鋼模鍛件為研究對象,在Gleeble-1500熱模擬試驗機上進行了材料的熱壓縮試驗,建立了材料流變應力模型；借助有限元仿真技術,研究了不同的變形溫度、摩擦因子、變形速率等工藝參數對模鍛件成形的影響,為該鋼模鍛件工藝規程的制定提供依據。 

　　流變應力是影響材料成形的重要因素,不僅受材料特性的影響,而且取決于變形工藝參數。在變形方式確定的情況下,變形溫度和應變速率是材料成形過程最主要的控制參數,因此研究變形溫度和應變速率對流變應力的影響對指導材料成形有重要的理論和實際意義。流變應力模型是鍛造成形工藝的數值仿真重要的材料模型,需要通過熱壓縮實驗獲得。

　　在Gleeble-1500熱模擬機上進行材料熱壓縮實驗,試樣尺寸為Φ8mm×12mm。為了避免試樣在高溫下氧化,在保護氣體下進行實驗。為消除端面摩擦對變形抗力的影響,在端面添加潤滑劑。試驗選取變形溫度為900、950、1000、1050和1100℃,變形速率為0.001、0.01、0.1和1s-1,變形程度為60%。試樣以10℃/s的加熱速率升溫,加熱至1176℃后保溫5min,以保證奧氏體均勻化,然后以5℃/s的冷卻速度冷卻到變形溫度,保溫60s后進行壓縮變形,變形結束后立即水淬。

　　通過熱壓縮實驗確定了23Co13Ni11Cr3Mo超高強鋼的流變應力模型為雙曲正弦形式。變形溫度對鍛件成形影響較大,適當的增大變形溫度,可以減小成形載荷,增強材料的流動性,使變形均勻,23Co13Ni11Cr3Mo超高強鋼的適宜的鍛造溫度在1100℃左右。模具與坯料的摩擦因子越小,成形載荷越小,難變形區域的成形得到改善,使得鍛件整體變形更加均勻。變形速率對成形載荷的影響甚微,但對鍛件的溫度有較大的影響,變形速率越大,鍛件的溫升越明顯,針對該鍛件選擇成形速度為10mm/s。