Способ пластической обработки металлов и устройство для пластической обработки

Способ пластической обработки металлов и устройство для пластической обработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу пластической обработки и к устройству для пластической обработки, в котором сталь, содержащая аустенит, может быть сформована, предотвращая утонение или разрывы.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны различные способы пластической обработки, способные повысить формуемость стали. Например, в способе пластической обработки, описанном в Патентном документе 1, сначала, перед прессовым формованием стали, сталь предварительно нагревают в нагревательной печи и подобном до температуры мартенситного превращения АС₃ или выше, что является аустенитной однофазной областью приблизительно 750°С-1000°С. Эту сталь в состоянии аустенитной единственной фазы подвергают прессовому формованию и закаляют резким охлаждением, используя теплоперенос из стали в пресс-форму. В результате получается прессованное изделие с высокой прочностью и прекрасной точностью размеров.

Дополнительно, в способе пластической обработки, раскрытом в Патентном документе 2, аустенитную сталь подвергают вытяжке путем нагревания матрицы пресс-формы с одновременным охлаждением пуансона пресс-формы. В результате часть стали, которая образует фланец после формования, нагревается за счет теплопереноса от матрицы для уменьшения ее сопротивления деформации, а другая часть стали охлаждается за счет теплопереноса от пуансона для увеличения ее сопротивления деформации, что позволяет вытягивать сталь. Соответственно, сталь можно вытягивать, на допуская появления складок и разрывов.

Дополнительно, в способе пластической обработки, описанном в Патентном документе 3, в металлографической структуре стали заготовки коэффициент заполнения бейнитного феррита и/или зернистого бейнитного феррита в качестве первичной фазы поддерживают на уровне 70% или более, а коэффициент заполнения остаточного аустенита как вторичной фазы поддерживают на уровне 5-30%, а концентрацию углерода в остаточном аустените поддерживают на уровне 1,0% по массе или более. В результате, величина общего удлинения стали, которая при комнатной температуре составляет 7%, при 250°С составляет 20%, в результате чего пластичность при этой температуре улучшается.

С помощью этих известных технологий предшествующего уровня техники пластичность стали, содержащей аустенит, в некоторой степени повышается. Однако, в настоящее время появилась потребность в дополнительном повышении пластичности, поскольку формы деталей усложнились и их толщина уменьшилась.

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

Патентный документ 1: не прошедшая экспертизу заявка на патент Японии, первая публикация №2005-177805.

Патентный документ 2: не прошедшая экспертизу заявка на патент Японии, первая публикация №2007-111765.

Патентный документ 3: не прошедшая экспертизу заявка на патент Японии, первая публикация №2004-190050.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение было создано с учетом вышеописанных проблем и его целью является создание способа пластической обработки и устройства для пластической обработки, в которых, если в качестве заготовки используют содержащую аустенит сталь, можно предотвратить утонение и разрывы, и повысить формуемость такой стали.

СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Объем настоящего изобретения определяется следующим:

(1) Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается способ пластической обработки содержащей аустенит стали, который содержит этапы, на которых: анализируют физические свойства, измеряя T_β, σL_β и σH_β для каждой степени β вытяжки, где Т_β представляет температуру максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией, в °С, которая меняется в зависимости от степени β вытяжки; σL_β представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которое зависит от степени β вытяжки при температурах ниже Т_β; а σH_β представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени β вытяжки при температурах выше Т_β; выполняют процесс анализа режима деформации, на котором анализируют степень βх вытяжки, выбираемую из диапазона степеней β вытяжки, когда эта степень вытяжки является степенью вытяжки в расчетной точке разрыва, которая задается при пластической деформации стали; осуществляют нагрев так, чтобы локальная температура T_local находилась в первом температурном диапазоне, определенном выражением 1 после выбора T_βх из Т_β, выбора σL_βх из σL_β и выбора σН_βх из σН_β, где T_βх представляет максимальную температуру пластичности при превращении, вызванном деформацией в °С, для степени βх вытяжки; σL_βх представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которое зависит от степени βх вытяжки при температурах ниже T_βх; σН_βх представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которое зависит от степени βх вытяжки при температурах выше T_βх; а T_local представляет локальную температуру в °С в расчетной точке разрыва; и осуществляют рабочий процесс пластической деформации стали после нагревания:

(2) В способе пластической обработки по п. (1), в процессе анализа режима деформации далее можно анализировать изменение температуры ΔT_local, где ΔT_local представляет изменение температуры в °С локальной температуры T_local, которая изменяется во время пластической деформации стали; и в процессе нагревания нагревание можно осуществлять так, чтобы локальная температура T_local находилась во втором температурном диапазоне, определенном следующим выражением 2:

(3) В способе пластической обработки по п. (1) или (2) в процессе нагревания по меньшей мере один элемент из ряда, содержащего сталь, пресс-форму и окружающее пространство вокруг стали можно нагревать так, чтобы локальная температура Tlocal находилась в этом диапазоне.

(4) В способе пластической обработки по п. (1) или (2) в процессе нагревания греющую среду можно нагревать так, чтобы локальная температура T_local находилась в этом температурном диапазоне; и в процессе обработки сталь можно пластически деформировать, используя давление греющей среды.

(5) В способе пластической обработки по любому из пп. (1)-(4), в процессе анализа режима деформации при анализе расчетной точки разрыва, степень βх вытяжки и изменение температуры ΔT_local можно анализировать, используя моделирование пластической деформации.

(6) Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство для пластической обработки, которое выполняет способ пластической обработки по любому из пп. (1)-(3) и (5), при этом устройство содержит корпус, в котором расположена сталь и пресс-форма, нагревательное устройство, которое нагревает по меньшей мере один элемент из ряда, содержащего сталь, пресс-форму и окружающее пространство вокруг стали, и рабочее устройство, которое пластически деформирует сталь, нагретую нагревательным устройством, с применением пресс-формы.

(7) Устройство для пластической обработки по п. (6), далее может содержать изолирующий элемент, предназначенный для закрывания корпуса.

(8) Устройство по п. (6) или (7) далее может содержать устройство для измерения температуры, которое измеряет соответствующую температуру стали, пресс-формы и внутреннего пространства в корпусе.

(9) Согласно еще одному аспекту изобретения предлагается устройство для пластической обработки, которое осуществляет способ пластической обработки по любому из пп. (1), (2), (4) и (5), содержащее: корпус, в котором находятся сталь и пресс-форма, устройство подачи греющей среды, которое подает греющую среду в пресс-форму; нагревательное устройство, которое нагревает по меньшей мере один элемент из ряда, содержащего сталь, пресс-форму, окружающее пространство вокруг стали, и греющую среду; и рабочее устройство, которое пластически деформирует сталь, нагретую нагревательным устройством, используя давление греющей среды.

(10) Устройство для пластической обработки по п. (9), далее может содержать изолирующий элемент, предназначенный для закрывания корпуса.

(11) Устройство для пластической обработки по п. (9) или (10) далее может содержать устройство для измерения температуры, которое измеряет соответствующую температуру стали, пресс-формы, внутреннего пространства корпуса, и греющей среды.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно вышеописанным аспектам настоящего изобретения содержащая аустенит сталь физически деформируется в температурном диапазоне, включающем температуру максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией, которая соответствует степени вытяжки для расчетной точки разрыва стали. Следовательно, явление пластичности, наведенной превращением, возникающее в этой стали, можно использовать в максимальной степени. В результате появляется возможность создать способ пластической обработки и устройство для пластической обработки, в которых можно предотвратить утонение и улучшить способность к деформации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схематическая иллюстрация явления пластичности, наведенной превращением.

Фиг. 2 - схематическая иллюстрация одноосного растяжения, растяжения в условиях плоской деформации и в условиях равномерного двухосного растяжения.

Фиг. 3 - диаграмма температурной зависимости критической эквивалентной деформации низкоуглеродистой стали при каждой степени β вытяжки.

Фиг. 4 - диаграмма, иллюстрирующая выравнивающую кривую нормального распределения температурной зависимости критической эквивалентной деформации при β=0 на Фиг. 3.

Фиг. 5 - вид спереди с частичным вырезом схематической конфигурации устройства для пластической обработки по варианту настоящего изобретения.

Фиг. 6 - вид спереди с частичным вырезом схематической конфигурации устройства для пластической обработки по другому варианту настоящего изобретения.

Фиг. 7 - схема, иллюстрирующая формование путем вытяжки посредством цилиндрического угольника.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее следует подробное описание способа пластической обработки и устройства для пластической обработки по вариантам осуществления настоящего изобретения. Однако, настоящее изобретение не ограничивается конфигурациями нижеописанных вариантов, и в них могут быть внесены различные изменения, не выходящие за пределы объема изобретения.

Сначала будет описан способ пластической обработки по варианту осуществления настоящего изобретения. В способе пластической обработки по настоящему изобретению в качестве заготовки используется содержащая аустенит сталь, и в максимальной степени используется явление пластичности, наведенной превращением в этой стали.

Далее следует описания явления пластичности, наведенной превращением (TRIP-эффект). На Фиг. 1 схематически показано явление пластичности, наведенной превращением. Как показано на Фиг. 1, например, когда содержащую аустенит сталь (TRIP-сталь) деформируют с растягивающим напряжением, после некоторой величины деформации возникает местное сужение. Когда возникает утонение, напряжение в тонком участке возрастает. Из-за этого напряжения возникает превращение, обусловленное напряжением, (на Фиг. 1 показанное позицией А), при котором остающийся аустенит превращается в мартенсит. Поскольку мартенсит имеет большую прочность, чем другие микроструктуры, местное сужение упрочняется при этом превращении, обусловленным напряжением, по сравнению с другими участками, и деформация местного сужения больше не прогрессирует. В результате, деформация развивается вблизи области сужения, где имеется сравнительно меньшая прочность. Явление, при котором утонение, вызванное превращением, обусловленным напряжением, и подавление деформации повторяются, называют явлением пластичности, наведенной превращением (TRIP). В результате, материал внутри равномерно деформируется и достигается превосходная пластичность.

Однако вышеописанное явление TRIP зависит от температуры. Повышение пластичности с помощью этого явления TRIP достигается только в конкретном диапазоне температур. Кроме того, температура (далее именуемая "температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией") при которой достигается максимальная пластичность при явлении TRIP (трансформация, наведенная напряжением) зависит от химической структуры и металлографической структуры TRIP-стали. Далее, в результате глубоких исследований, авторы обнаружили, что температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией, имеет зависимость от степени β вытяжки (зависимость от режима пластической деформации), согласно которой ее величина меняется со степенью β вытяжки (режим пластической деформации) во время пластической деформации.

Описываемая здесь степень β вытяжки выражается, когда двухосными деформациями в состоянии двухосного растяжения являются максимальная главная деформация ε₁ и минимальная главная деформация ε₂, как β=ε₂÷ε₁. В этом выражении ε₁≥ε₂. Состояние когда β=-0,5, именуется состоянием одноосного растяжения, состояние когда β=0 именуется состоянием напряжения плоской деформации, а состояние когда β=1,0 именуется состоянием равномерного двухосного растяжения. На Фиг. 2 приведена схематическая диаграмма, показывающая одноосное растяжение, растяжение в условиях плоской деформации и равномерное двухосное растяжение. Как показано на Фиг. 2, одноосное напряжение, когда β=-0,5, является режимом деформации, при котором сталь растягивается в направлении ε₁ и сжимается в направлении ε₁ на Фиг. 2 и этот режим деформации соответствует пластической обработке, например, вытяжке. Растяжение в условиях плоской деформации, когда β=0, это режим деформации, когда сталь растягивается в направлении ε₁ и не деформируется в направлении ε₂ на Фиг. 2, и такая деформация соответствует пластической обработке, такой как гибка. Равное двухосное растяжение, при котором β=1,0, это режим деформации, при котором сталь растягивается в направлении ε₁ и растягивается в направлении ε₂ на Фиг. 2, и такой режим деформации соответствует пластической обработке, например, штамповке с вытяжкой.

Для эффективного применения эффекта TRIP для улучшения пластической деформируемости, необходимо одновременно учитывать оба фактора: температуру максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией, которая является величиной, уникальной для каждого типа стали, и степень β вытяжки (режим пластической деформации) во время пластической деформации, которая влияет на эту температуру максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией. Однако в известных технологиях по прототипам эти факторы не учитываются. Температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией является величиной, которая зависит от степени β вытяжки и поэтому далее будет представлена показателем Т_β. Например, когда степень β вытяжки = -0,5, температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией, будет обозначаться как Т_-0,5.

На Фиг. 3 показана температурная зависимость критической эквивалентной деформации ε_eq-critical при каждой степени β вытяжки. На Фиг. 3 штриховая кривая с квадратными точками показывает результаты для β=-05, штрихпунктирная кривая с треугольными точками показывает результаты для β=0, а сплошная кривая с круглыми точками показывает результаты для β=1,0. Кроме того, эквивалентной деформацией ε_eq называется деформация, которая рассчитывается по нижеприведенному выражению А, когда двухосными деформациями в состоянии двухосного растяжения являются максимальная главная деформация ε₁ и минимальная главная деформация ε₂. Эта эквивалентная деформация ε_eq относится к эквивалентной одноосной составляющей напряженно-деформированного состояния, которая высчитывается из составляющей напряженно деформированного состояния при многоосном напряженном состоянии. Эта эквивалентная деформация ε_eq применяется для сравнения разных режимов пластической деформации, т.е. для сравнения пластической деформируемости (пластичности) при разных степенях β вытяжки. Критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical означает эквивалентную деформацию ε_eq при которой в стальной заготовке происходит разрыв.

Как показано на Фиг. 3, величины критической эквивалентной деформации ε_eq-critical (пластичности) увеличиваются в конкретном температурном диапазоне. Как описано выше, улучшение пластичности возникает в результате TRIP-эффекта. Таким образом, улучшение пластичности в результате TRIP эффекта зависит от температуры. Например, когда β=-0,5, температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т_-0,5 равна 150°С, и критическая эквивалентная деформация при этой температуре имеет наивысшую величину.

Кроме того, на Фиг. 3 показано, что температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т_β изменяется в зависимости от степени β вытяжки. Например, как описано выше, при β=-0,5, температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т_-0,5 равна 150°С, но при β=0, температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т₀ равна 200°С, а при β=1,0, температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т_1,0 равна 250°С. Таким образом, температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т_β зависит от степени β вытяжки.

На Фиг. 4 температурная зависимость критической эквивалентной деформации ε_eq-critical при β=0 на Фиг. 3 показана штрихпунктирной линией, а выравнивающая кривая построена исходя из предположения, что температурная зависимость следует кривой гауссова распределения и обозначена штриховой линией. Как описано выше, когда степень β вытяжки равна 0, температура, при которой критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается до наивысшей величины благодаря явлению TRIP, равна 200°С, которая является температурой максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т₀. Однако, как показано на Фиг. 4, температура, при которой критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается, имеет конкретный диапазон. Эта температура, при которой критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается, может быть получена и по выравнивающей кривой, построенной исходя из предположения, что температурный диапазон следует кривой гауссова распределения, показанной штриховой линией на Фиг. 4.

Далее следует описание способа получения температурного диапазона, в котором критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается вышеописанным явлением TRIP, по выравнивающей кривой (функция аппроксимации). Во-первых, исходя из предположения, что температурная зависимость критической эквивалентной деформации ε_eq-critical описывается кривой гауссова распределения, эту температурную зависимость аппроксимируют до функции плотности распределения вероятностей, представленной нижеследующими выражениями В и С. Здесь нижеследующее выражение В, в котором β представляет степень вытяжки, выражает функцию аппроксимации (выравнивающая кривая критической эквивалентной деформации которая зависит от степени β вытяжки в нижней части температурного диапазона относительно Т_β) температурной зависимости критической эквивалентной деформации ε_eq-critical в нижней части температурного диапазона относительно температуры максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т_β, при которой критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается до наивысшей величины. Нижеприведенное выражение С в котором β представляет степень вытяжки, выражает функцию аппроксимации (выравнивающая кривая критической эквивалентной деформации которая зависит от степени β вытяжки в верхней части температурного диапазона относительно Т_β) температурной зависимости критической эквивалентной деформации ε_eq-critical в верхней части температурного диапазона относительно температуры максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т_β, при которой критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается до наивысшей величины. В выражениях В и С соответствующие символы означают следующее:

ε_eq-critical - критическая эквивалентная деформация

Т - температура

Т_β - температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией

σL_β - среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени β вытяжки при температурах ниже Т_β

σН_β - среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени β вытяжки при температурах выше Т_β

е - натуральный логарифм

π - константа

С1-С4 - константы

Когда принимается в расчет математическое определение функции плотности распределения вероятностей, температурный диапазон, в котором критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается за счет явления TRIP, можно выразить, используя σL_β и σН_β, описанные выше. То есть, этот температурный диапазон можно выразить, например, как диапазон от (Т_β-3×σL_β) до (Т_β+3×σН_β); от (Т_β-2×σL_β) до (Т_β+2×σН_β); от (Т_β-σL_β) до (Т_β+σН_β). Здесь диапазон (Т_β-3×σL_β) до (Т_β+3×σН_β) математически представляет интегральную величину плотности распределения вероятностей 0,9974; диапазон (Т_β-2×σL_β) до (Т_β+2×σН_β) математически представляет интегральную величину плотности распределения вероятностей 0,9544, а диапазон (Т_β-σL_β) до (Т_β+σН_β) математически представляет интегральную величину плотности распределения вероятностей 0,6826.

Таким образом, температурный диапазон, в котором критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается явлением TRIP можно выразить, используя σL_β и σН_β, которые являются среднеквадратичными отклонениями для кривой (выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации), которая построена, исходя из предположения, что температурный диапазон следует нормальной кривой распределения. Величины σL_β и σН_β зависят от степени β вытяжки. Далее, например, когда степень β вытяжки равно 0, σL_β и σН_β будут представлены σL₀ и σН₀. Когда β=0, как показано на Фиг. 4, в результате анализа выравнивающей кривой, температура максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т₀ равна 200°С, а σL₀ равна 55°С и σН₀ равна 19°С. Анализ выравнивающей кривой для получения σL_β и σН_β можно выполнять, применяя приложения для общего анализа данных и построения графиков, или электронные таблицы, имеющие функцию построения графиков.

На Фиг. 4, например, температурный диапазон, в котором критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается за счет явления TRIP, можно выразить как 35°С до 257°С для диапазона от (Т₀-3×σL₀) до (Т₀+3×σН₀); 90°С до 238°С для диапазона от (Т₀-2×σL₀) до (Т₀+2×σН₀); и 145°С до 219°С для диапазона от (Т₀-σL₀) до (Т₀+σН₀) и т.п. Однако, в результате глубоких исследований, проведенных на различных сортах стали и с разными степенями деформации, авторы обнаружили, что когда в качестве температурного диапазона принят диапазон (Т_β-2×σL_β) до (Т_β+1,25×σН_β), то температурный диапазон в котором критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается в результате вышеописанного явления TRIP, можно предпочтительно выразить без превышения или недостатка. Соответственно, в способе пластической обработки по настоящему изобретению в качестве температурного диапазона, в котором критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается в результате вышеописанного явления TRIP, принят диапазон (Т_β-2×σL_β) до (Т_β+1,25×σН_β). В другом случае нижний предел этого температурного диапазона можно при необходимости задать как (Т_β-1,75×σL_β), (Т_β-1,5×σL_β) или (Т_β-1,25×σL_β). Аналогично, верхний предел этого температурного диапазона можно задать как (Т_β+1,20×σН_β), (Т_β+1,15×σН_β) или (Т_β+1,10×σL_β).

Когда степень вытяжки β равна 0, и когда температурный диапазон задан как (Т_β-2×σL₀) до (Т_β+1,25×σН₀), температурный диапазон, в котором критическая эквивалентная деформация ε_eq-critical улучшается в результате вышеописанного явления TRIP, составляет 90°С до 223,75°С. То есть понятно, что в случае низкоуглеродистой стали пластическую обработку следует проводить в температурном диапазоне 90°С до 223,75°С для улучшения пластической деформируемости в том режиме деформации, в котором степень β вытяжки равна 0.

Из вышеизложенного понятно, что для формования аустенитной стали (TRIP-стали), в максимальной степени предотвращая утонение или разрыв, следует применять следующий способ. Этот способ может содержать этапы, на которых (1) предварительно измеряют температуру максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией Т_β (°С), стали, из которой изготовлена заготовка, при каждой степени (β) вытяжки, измеряют среднеквадратичное отклонение σL_β выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени β вытяжки, при температурах ниже Т_β как стандарт Т_β, и измеряют среднеквадратичное отклонение σН_β выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени β вытяжки, при температурах выше Т_β как стандарт Т_β; (2) предварительно задают режим пластической деформации локальной области стали, в которой наиболее вероятно возникновение утонения или разрыва во время формования, то есть задают степень βх вытяжки этой локальной области; (3) управляют температурой локальной области так, чтобы она находилась в диапазоне (Т_βх-2×σL_βх) до (Т_βх+1,25×σН_βх), подходящем для степени βх вытяжки; и (4) пластически обрабатывают сталь в условиях, когда температура локальной области находится в этом температурном диапазоне. В это диапазоне βх представляет степень β вытяжки, равную х (β=х); Т_βх представляет температуру максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией, когда степень β вытяжки равно х; σL_βх представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени βх вытяжки, при температурах ниже Т_βх как стандарт Т_βх; а σН_βх представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени βх вытяжки, при температурах выше Т_βх как стандарт Т_βх; Т_βх, σL_βх и σН_βх предварительно измеряют для каждого значения степени вытяжки β и включают в Т_β, σL_β и σН_β. Соответственно, способы измерения Т_βх, σL_βх и σН_βх остаются такими же, которые применяются для Т_β, σL_β и σН_β.

Конкретнее, в способе пластической обработки по настоящему изобретению в качестве заготовки используют содержащую аустенит сталь и способ содержит этапы на которых: осуществляют процесс анализа физических свойств, измеряя Т_β, σL_β и σН_β для каждой степени β вытяжки, где Т_β представляет температуру максимальной пластичности при превращении, вызванном деформацией, в °С, которая меняется в зависимости от степени β вытяжки; σL_β представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которое зависит от степени β вытяжки при температурах ниже Т_β; а σH_β представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени β вытяжки при температурах выше Т_β; выполняют процесс анализа режима деформации, анализируя степень βх вытяжки, выбираемое из степени вытяжки β, где степень βх вытяжки является степенью деформации для расчетной точки разрыва, которая задается во время пластической деформации стали; осуществляют процесс нагревания стали так, чтобы локальная температура T_local находилась в первом температурном диапазоне, определенном приведенным ниже выражением D после выбора Т_βх из Т_β, выбора σL_βх из σL_β и выбора σН_βх из σL_β, соответственно, где Т_βх представляет температуру максимальной пластичности стали при превращении, вызванном деформацией, в °С, для степени βх вытяжки; σL_βх представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которое зависит от степени βх вытяжки, при температурах ниже Т_βх; σH_β представляет среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени βх вытяжки, при температурах выше Т_βх, а T_local представляет локальную температуру в °С расчетной точки разрыва; и осуществляют процесс пластической деформации стали после процесса нагревания.

В процессе анализа физических свойств измеряют температуру максимальной пластичности стали при превращении, вызванном деформацией, в °С, используемой в качестве заготовки, при каждой степени вытяжки β. Способ измерения температуры T_β максимальной пластичности стали при превращении, вызванном деформацией, не ограничен каким либо конкретным способом. Например, при каждой температуре можно проводить тест на сферическое растяжение, при котором конец испытуемой детали зафиксирован, а вертикальный и горизонтальны размеры образца изменяют. Температура при которой критическая эквивалентная деформация (пластичность) ε_eq-critical улучшается до наивысшего значения задается как температура T_β максимальной пластичности стали при превращении, вызванном деформацией, при ее степени вытяжки β. Далее, для каждой степени вытяжки стали вышеописанным анализом выравнивающей кривой получают среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени β вытяжки, при температурах ниже Т_β; и среднеквадратичное отклонение для выравнивающей кривой критической эквивалентной деформации, которая зависит от степени β вытяжки, при температурах выше Т_β.

В процессе анализа режима деформации, когда сталь пластически деформируют, определяют локальную область (расчетную точку разрыва), в которой наиболее вероятно утонение или разрыв, и в качестве режима пластической деформации этой локальной области задают степень вытяжки βх. Эту степень вытяжки βх выбирают из степеней вытяжки, измеренных в процессе анализа физических свойств. Способ измерения расчетной точки разрыва и степени βх вытяжки не ограничен конкретным способом. Например, можно выполнить тест на вписанную окружность. Тест на вписанную окружность является способом, при котором перед обработкой на заготовку наносят круглый или сетчатый рисунок; определяют локальную область (расчетную точку разрыва), в которой вероятно произойдет утонение или разрыв из-за пластической деформации; и измеряют форму рисунка этой локальной области для определения режима пластической деформации (степень βх вытяжки) локальной области. На основе этих результатов теста на вписанную окружность режим пластической деформации локальной области можно классифицировать как одноосное растяжение (β=-0,5), область вытяжки (-0,5<β<1,0) растяжение в условиях плоской деформации (β=0), область формирования растяжения (0<β<1,0), равное двуосное растяжение (β=1,0) и так далее.

Как описано выше, расчетную точку разрыва и степень βх вытяжки можно точно измерить для анализа. Однако в качестве способа анализа режима деформации можно также использовать модель пластической деформации используя метод конечных элементов. В настоящее время коммерчески доступны много компьютерных программ для моделирования пластической деформации, которые можно использовать. Используя моделирование пластической деформации, даже если внутри заготовки имеется расчетная точка разрыва, в которой реальные измерения затруднены, эту расчетную точку разрыва можно задать и проанализировать степень βх вытяжки. Поскольку достоверность результатов моделирования можно проверить экспериментально, расчетную точку разрыва и ее степень βх вытяжки можно анализировать с минимальным количеством экспериментов.

В процессе нагревания локальную температуру T_local расчетной точки разрыва стали регулируют так, чтобы она находилась в диапазоне от (Т_βх-2×σL_βх) до (Т_βх+1,25×σН_βх) в соответствии со степенью вытяжки для расчетной точки разрыва. Как описано выше, также можно использовать температурные диапазоны от (Т_βх-3×σL_βх) до (Т_βх+3×σН_βх); и (Т_βх-2×σL_βх) до (Т_βх+2×σН_βх); и т.п. Однако в способе пластической обработки по настоящему варианту диапазон от (Т_βх-2×σL_βх) до (Т_βх+1,25×σН_βх) можно принять как первый температурный диапазон, в котором пластическая деформируемость улучшается. Для достижения эффекта улучшения пластичности предпочтительно, чтобы первый температурный диапазон был факультативно задан, например, от (Т_βх-σL_βх) до (Т_βх+σН_βх) или от (Т_βх-0,5×σL_βх) до (Т_βх+0,5×σН_βх).

Для достижения эффекта улучшения пластичности более предпочтительно при анализе режима деформации анализировать изменение температуры ΔT_local в °С, расчетной точки разрыва, которое является локальной температурой T_local, расчетной точки разрыва, изменяющейся в результате теплообмена, нагрева при обработке и т.п. во время пластической обработки, а при нагревании поддерживать локальную температуру T_local во втором температурном диапазоне, представленном нижеприведенным выражением Е, который получен с учетом изменения температуры ΔT_local, а не в первом температурном диапазоне, представленном выражением D.

Таким образом, учитывая изменение ΔT_local локальной температуры T_local стали, возникающее в результате теплообмена, нагревания при обработке и т.п. во время пластической обработки, можно получить нижеописанные эффекты. Например, при пластической обработке, при которой скорость растяжения невелика, даже если изменение температуры стали велико по сравнению с температурой стали в начале пластической обработки, и с температурой в конце пластической обработки, когда в стали вероятно возникновения утонения или разрыва, локальную температуру T_local расчетной точки разрыва можно регулировать так, чтобы она находилась в диапазоне, в котором возникает эффект улучшения пластичности, в конце пластической обработки, когда пластическая деформируемость наиболее востребована. Альтернативно, например, при пластической обработке, когда скорость растяжения велика, даже если влияние нагревания за счет обработки не является пренебрежимо малым, локальную температуру T_local можно регулировать так, чтобы она находилась в диапазоне, в котором возникает эффект улучшения пластичности. Для получения эффекта улучшения пластичности наиболее предпочтительно чтобы второй температурный диапазон факультативно был задан, например, как (Т_βх-ΔT_local-σL_βх) до