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材料内部晶粒大小对其宏观特性有重要的影响,细化晶粒可以提高材料强度、塑性、韧性及耐腐蚀性等。等径弯角挤压(ECAE)可以在不改变材料横截面和成分的条件下使其产生严重的塑性变形,从而使材料的晶粒得到细化,通过对常用轴承材料GCr15进行等径弯角挤压(ECAE)处理,使其晶粒得到细化,以期得到高性能、长寿命轴承钢。本课题基于弹塑性有限元理论,以MSC.Marc软件为平台,对GCr15钢的ECAE过程进行了数值模拟研究。通过模拟获得了模具不同外接圆弧角Ψ、内交角Φ以及不同摩擦系数μ对GCr15等径弯角挤压过程中挤压载荷和等效应变的影响规律。模拟结果表明:挤压载荷和变形均匀性随着模具外接圆弧角Ψ的增加而减小,挤压过程中载荷的变化分为3个阶段:快速增加阶段、过渡阶段、稳定阶段;挤压后GCr15试样大致分为3个区域,两端的变形微小区和中部变形稳定区。随着摩擦系数μ的增加,挤压过程中最大挤压载荷增加的趋势在不断加大;而其等效应变分布的均匀性却在减小,这是由于摩擦系数越大,试样与通道壁之间的摩擦力越大,阻碍试样表层流动的作用越明显,同时,由于支反力对挤压的试样有推动作用,这样就导致了下部变形的不均匀性向上扩展,摩擦力越大这种现象越明显。随着模具内角Φ的增加,挤压载荷和变形均匀性都在减小,综合考虑两者因素,当Φ取120°有利于挤压过程的进行和挤压后试样变形均匀性的分布。通过对GCr15钢等径弯角挤压过程的模拟分析,为挤压工艺的优化和挤压模具的制作提供了定量的数据参考。根据模拟结果选取外接圆弧角Ψ的过渡半径为10mm,内交角Φ为120°的参数设计并制作了挤压模具,利用模具对热轧态优质GCr15钢进行等径弯角挤压(ECAE)处理,将处理后的GCr15钢在销-环式的MPV-1500型摩擦试验机上进行摩擦磨损性能实验,考察了等径弯角挤压对GCr15摩擦学性能的影响。结果表明:经过ECAE挤压工艺处理的GCr15钢其微观组织得到了不同程度的细化,并且在摩擦过程中的摩擦系数及磨损质量损失都有显著的下降,ECAE处理GCr15钢增强了其耐磨性。