不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧成形组织演变规律

基于铸坯的环件径轴向辗轧成形新技术面临的瓶颈问题,对坯料铸态组织的演变规律与合理控制进行研究。对某环件双向轧制,铸坯的尺寸将决定变形程度和径、轴向的变形量分配,从而对最终环件的组织起着至关重要的作用。该文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo钢铸坯环件径轴向热辗轧宏微观耦合有限元模型;采用一种基于轧比K和径轴向变形量分配比tanα的坯料尺寸设计方法,针对同一环件的轧制过程,设计具有不同K和tanα值的不同尺寸的多个环坯,模拟不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧过程组织的演变规律。结果表明,随着K值增大,环件动态再结晶程度增加,平均晶粒尺寸减小且分布逐渐均匀;随着tanα值增大,环件上下端面区域动态再结晶程度增大,平均晶粒尺寸减小,沿环件轴向平均晶粒尺寸分布逐渐不均匀,而内外表面区域动态再结晶程度减小,平均晶粒尺寸增大,沿环件径向平均晶粒尺寸分布逐渐均匀。     

高颈法兰封闭轧制微观组织演变研究

结合微观组织动态再结晶理论,建立了高颈法兰封闭轧制有限元模型。借助DEFORM-3D软件,通过云图分析研究了晶粒尺寸及再结晶的演变规律。结果表明:随着轧制的进行,再结晶体积分数的变化在径向是由外向内扩展,在轴向是从底盘向颈部扩展;法兰坯料的微观晶粒尺寸由初始119μm细化到最小值为11.3μm。研究结果对于提高轧制产品质量具有重要意义。     

7050铝合金动态再结晶的数值模拟和EBSD分析

结合DEFORM-3D软件和EBSD技术对7050铝合金热压缩变形进行分析,讨论应变速率对动态再结晶体积分数和晶粒尺寸的影响。结果表明,柱形试样的动态再结晶体积分数和晶粒尺寸分布不均匀;随应变速率的增加,端面难变形区的动态再结晶体积分数增加而再结晶晶粒尺寸减小,并且模拟结果与EBSD分析结果相一致。     

橄榄球帽用6061铝合金在热变形过程中的组织及变形行为分析

采用电子万能实验机对橄榄球帽用6061铝合金进行热压缩变形实验,通过光学电镜分析该合金组织变化规律。结果表明,6061铝合金为典型柱状晶结构,应力-应变曲线满足动态再结晶过程。当变形量为60%,应变速率一定时,D2动态再结晶晶粒尺寸和X动态再结晶体积分数均随温度的升高而增加,但D1再结晶晶粒尺寸和Dc最大晶粒尺寸差随温度升高而变小;当温度一定时,D2动态再结晶晶粒尺寸和X动态再结晶体积分数均是随应变速率的变大而不断降低,而D1再结晶晶粒尺寸和Dc最大晶粒尺寸差随温度的增加而变小,随应变速率的变大而变大。     

驱动辊转速对铸态42CrMo钢环件热辗轧微观组织的影响规律

环形铸柸微观组织的演变规律及合理控制是环类零件铸辗复合成形新技术发展面临的主要瓶颈问题.驱动辊转速是影响铸坯材料再结晶行为及组织状态的关键因素之一.本文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo铸坯环件热辗轧的宏微观有限元模型,模拟揭示了环形铸坯材料的动态再结晶行为,阐明了驱动辊转速对再结晶晶粒尺寸及其分布的影响规律与机制.结果表明:铸坯材料动态再结晶百分数在环件内、外层高而使晶粒细化,而在环件中间层低导致粗品;驱动辊转速增大,铸坯材料动态再结晶百分数增加,轧制环件的平均晶粒尺寸减小;驱动辊转速对平均晶粒尺寸分布的均匀性影响不大.     

40MnV锻态钢热变形组织演变的计算机模拟

借助元胞自动机理论,以动态再结晶体积分数和再结晶尺寸分布为模拟目标,在Deform软件模块中对40MnV锻态钢热变形过程中的微观组织演变进行了计算机模拟,并在相应工艺下对40MnV锻态钢进行了试验验证。结果表明,当锻压温度为940、1 040、1 140和1 240℃时,随着锻压温度的升高,40MnV合金钢再结晶体积分数逐渐升高,再结晶晶粒尺寸不断增加。计算机模拟得到的再结晶体积分数和再结晶晶粒尺寸分布结果与试验结果保持一致。     

桥梁建筑用HPS485wf钢动态再结晶过程的模拟

采用计算机模拟方法研究了HPS485wf钢的动态再结晶行为。结果表明,试验钢的动态再结晶显示出经典模型的演变规律。在变形过程中,试验钢发生了多次动态再结晶过程。模拟得到的组织演变过程、动态再结晶体积分数以及晶粒尺寸变化规律与试验结果吻合。     

高颈法兰精密轧制成形微观组织演变研究

基于DEFORM有限元软件二次开发建立了40Cr钢本构关系,建立了高颈法兰封闭轧制成形的刚塑性有限元模型。进行了轧制过程中高颈法兰微观组织演变的研究,预测其成形过程中动态再结晶晶粒尺寸、体积分数和再结晶体积分数以及平均晶粒尺寸大小的变化情况,阐明了轧制工艺参数对微观组织细化的影响规律。结果表明:内外径部分在轧制中最先发生动态再结晶,最终轧制法兰的晶粒度可由119μm细化到11.368μm,这对产品性能的提高有重大影响。     

Hastelloy C-276合金热变形动态再结晶模型研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Hastelloy C-276镍基合金在不同变形条件下的热压缩流变应力曲线,热变形过程中发生了动态再结晶行为。利用加工硬化率-应力关系曲线确定了动态再结晶临界条件,采用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程计算再结晶体积分数实验值,建立了C-276合金动态再结晶体积分数和晶粒尺寸预测模型。结果表明:C-276合金动态再结晶体积分数随着应变量的增加,呈现典型的"S型"曲线;获得临界应变条件表达式:lnε_c=0.144lnZ-7.173;动态再结晶体积分数表达式X_(drx)=1-exp{-1.4034[(ε-ε_c)/ε_(0.5)]~(2.58384)},预测值和实验值的平均误差为2.16%;晶粒长大表达式d_(drx)=6.58×10~3Z~(-0.168),预测值和实验值的平均误差为6.63%。     

铸态316LN钢平面压缩过程中的组织演变模拟

应用Deform-3D软件对铸态316LN奥氏体不锈钢平面压缩过程进行了数值模拟,研究了不同变形温度、不同压下量的铸态316LN组织演变规律。结果表明,当变形温度一定时,随着压下量的增加,动态再结晶体积分数增加,晶粒尺寸细化。当变形温度较低时,随着压下量增加,材料的晶粒变小,但仍以原始粗大晶粒为主。当变形温度升高时,再结晶程度增大,晶粒更容易得到细化。在1200℃时,较小的变形量下就可以获得细小的晶粒。     

阶梯孔环件轧制体积流动和毛坯设计

本文分析了阶梯孔环件轧制变形特点和尺寸变化规律；证明了阶梯孔环件轧制中存在轴向体积流动，导出了体积流动量的计算式，并指出了实现体积流动的进给条件。基于阶梯孔环件轧制体积流动规律，提出了阶梯孔环件轧制用毛坯设计原理和方法，并进行了轧制实验验证。     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的变形组织及形变特征

在变形温度为150～400 ℃、应变速率为0.3～0.000 3 s~(-1)条件下,在Gleeble1500热模拟机上采用等温拉伸试验对AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的高温塑性及组织演变进行研究.结果表明:两种AZ31镁合金板的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增大.铸轧板的应变硬化指数和应变速率敏感系数均大于常规轧制板的.在高温低应变速率变形条件下,铸轧板的晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板的.低应变速率下拉伸变形后的动态再结晶晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加;不同变形条件下铸轧板的晶粒尺寸均小于常规轧制板的;再结晶晶粒尺寸和Z参数呈幂律关系.     

基于Deform高线粗轧奥氏体晶粒细化研究

本文结合GCr15再结晶模型, 根据轧线实际孔型参数、轧线布置与轧制程序, 采用刚塑性有限元法, 利用模拟软件Deform对轴承钢线材GCr15粗轧进行了三维有限元模拟, 分析总结了粗轧过程中轧件温度场、等效应变和应变速率的变化规律, 得出粗轧过程动态、亚动态和静态再结晶的百分数和对应晶粒尺寸, 揭示了轧件在粗轧过程中再结晶规律及奥氏体晶粒细化规律, 并且证实了初始晶粒尺寸对粗轧过程奥氏体晶粒细化的影响规律。     

铝合金锥面筒形环件轧制成形数值模拟与实验研究

铝合金异形截面环件是航天航空和国防装备的重要结构件,铝合金异形截面环件目前多采用自由锻成形或者简化为矩形截面环件后轧制成形,使环件生产周期长、材料利用率低、环件的组织性能差,严重限制了该类环件的应用和发展。针对2A14铝合金锥面筒形环件进行了轧制过程数值模拟和实验研究,提出了形状相似环件毛坯设计方法和锥形环件轧制过程的合理工艺参数范围计算方法,并基于ABAQUS/Explicit平台建立该环件轧制过程的三维热力耦合有限元模型。通过分析毛坯结构对成形环件尺寸误差和变形均匀性的影响,得到了等截面积环件毛坯成形尺寸误差最小的结果。并根据模拟结果进行轧制实验验证,成功轧制出合格的锥面筒形环件。     

环件铸辗复合成形工艺中毛坯尺寸的确定方法

毛坯尺寸设计作为大型环件径轴向辗扩工艺中的重要环节,直接影响着辗扩过程的稳定实现及工件的成形质量.本文对环件铸辗复合成形新工艺中毛坯尺寸的确定进行了研究,获得了辗扩比、毛坯内径分别与环件锻件内径的关系;结果表明：通过给定任一环件尺寸,该方法能快速而准确地获得辗扩比的值和毛坯内径的值,具有设计效率高、准确可靠的优点,在适用于大型特大型环件的生产方面优势明显;同时,本文的设计方法为环件铸辗复合成形新工艺中辗扩过程的稳定实现及辗扩工艺参数的优化设计提供了科学合理的依据.     

退火对冷轧Al0.2CoCrFe2Ni高熵合金组织和力学性能的影响

研究了不同温度退火对80%冷轧Al_0.2CoCrFe₂Ni高熵合金显微组织和力学性能的影响。使用X射线衍射仪(XRD) 、电子背散射衍射仪(EBSD)、微控电子万能试验机分别对合金进行了晶体结构、织构类型和力学性能的表征。结果表明,合金在铸态、轧制态以及退火态都表现为稳定FCC晶体结构。合金铸态下呈现典型的树枝晶组织,经80% 轧制后出现了明显的轧制变形带,在随后的退火过程中发生再结晶,其再结晶晶粒体积分数及其晶粒尺寸随着退火温度的升高而增加。合金经过80%轧制后主要表现为(111)<112>织构,其织构强度随着退火温度的升高而降低。80%轧制使Al_0.2CoCrFe₂Ni合金获得较大的抗拉强度(1005 MPa)和较低的塑性(10%), 随着退火温度的提高,合金的强度降低塑性增强,并在700 ℃退火时合金获得最佳的综合力学性能,该过程主要取决于合金中的位错密度、再结晶体积分数和晶粒尺寸及其再结晶织构的演变。     

轴承钢环件轧制端面凹坑与折叠缺陷原因分析

针对轴承钢环件轧制中产生的端面凹坑与折叠缺陷进行了分析。实践证明,铆镦镦粗、控制坯料高度和合理匹配径向、轴向轧制力可以很大程度改善轴承钢环件轧制端面凹坑与折叠缺陷。     

不同规格弧形砧对圆柱体拔长影响的研究

使用有限元方法模拟了三种规格的弧形砧的拔长过程,同时对不同变形条件下工件的等效应变、动态再结晶体积分数、晶粒尺寸大小以及模具载荷状况进行了比较。结果表明,弧面半径接近工件半径的弧形砧能够有效增大工件整体等效应变,增加动态再结晶体积分数,起到细化晶粒的效果,但该型砧拔长所受载荷较大。     

含稀土取向硅钢高温铁素体区的再结晶及抑制剂析出行为

利用Gleeble 1500D、SEM、TEM、ICP等研究手段,分析了含稀土取向硅钢在1200℃铁素体区热轧变形30%、保温不同时间后水冷的再结晶及抑制剂析出行为。结果表明,含稀土取向硅钢高温铁素体区热轧后仅发生动态回复,未发生动态再结晶,析出相的数量没有明显增加;热轧后保温20 s左右开始发生静态再结晶,抑制剂析出相开始析出并且长大,再结晶发生率越高,析出相体积分数增长越快。变形结束后析出相中Cu₂S和MnS数量相差不多,再结晶发生率为64%时,MnS增长约7.4%,Cu₂S增长约19.34%。析出相大多于晶内析出,随保温时间延长部分抑制剂逐渐在晶界处形核并长大。