低熔点元素铋对钢脆化行为的影响

 为了探明钢中低熔点元素铋在切削加工和高温变形生产过程中的“两面性”作用,借助切削加工试验、高温热塑性试验及微观组织结构分析,研究了不同温度范围内铋对钢脆化行为的影响。结果表明,在切削加工过程中,低熔点元素铋对钢的脆化作用,使铋易切削钢易于形成对切削加工有利的“C形”脆性屑,从而获得优良的可切削加工性能,该脆化行为主要与钢中铋的液态金属脆化作用有关,显著降低钢在铋熔点温度附近的塑性。在高温变形温度区间,低熔点元素铋对钢脆化行为的影响,主要与奥氏体晶界上铋膜的偏聚有关,脆化晶界,显著降低钢在1 000 ℃及以下试验温度时的热塑性。     

稀土Ce对T91钢高温塑性变形和动态再结晶的影响

为了研究含0. 016%稀土Ce的T91钢的高温变形行为,采用Gleeble-1500D热模拟机进行热圧缩测试,测定该材料在变形温度T为1 100～1 250℃和应变速率为0. 5～5. 0 s-1时变形的应力-应变曲线,采用ZenerHollomon参数法构建高温塑性变形的本构方程,然后计算材料的能量耗散图,并且对高温变形组织在光学显微镜下进行研究。结果表明:添加稀土Ce的T91钢的应力-应变曲线没有出现双峰特性,存在动态再结晶现象;通过流变应力模型计算的热变形激活能为559. 46 k J·mol-1,说明稀土Ce的添加增加了T91钢的热变形激活能;结合能量耗损图和微观组织可知,稀土Ce推迟了T91钢的动态再结晶过程,在高温和小应变速率下,动态再结晶容易发生。     

稀土对Fe-43Ni膨胀合金热塑性的影响

Fe-43Ni膨胀合金因其凝固组织粗大导致合金的热塑性较差,在热加工过程中开裂严重。针对该问题,通过Gleeble高温拉伸试验、SEM、EDS等手段研究了稀土Ce及其含量对Fe-43Ni膨胀合金组织和热塑性的影响。结果表明,常规Fe-43Ni合金在温度小于1 000℃时热塑性较差。添加质量分数为0.025%的Ce,合金中形成了大量的Ce₂O₃和Ce₂O₂S稀土夹杂物,合金的热轧组织显著细化。850～1 100℃温度区间的热塑性明显提高,热塑性良好的温度区间向低温区扩大了50℃。但是添加质量分数为0.063%的Ce时,合金铸锭在热轧过程即发生开裂,热塑性严重恶化。稀土添加适量可提高合金的热塑性,反之过量会恶化热塑性。试验结果为大生产中热轧稀土微合金化Fe-43Ni膨胀合金提供一定的指导。     

热变形对40CrMnMo钢的晶粒尺寸影响规律研究

采用了MMS-200热力模拟机以40CrMnMo钢为实验对象进行了热压缩试验,研究了变形温度850℃～1150℃,变形量0.8,应变速率在0.01～10s~(-1)条件下实验钢的热变形行为。通过分析高温下变形参数对流变应力和奥氏体晶粒尺寸的影响,建立40CrMnMo钢的稳态动态再结晶晶粒尺寸模型。结果表明:变形温度为850℃～1150℃,实验钢在应变速率0.01～0.1s~(-1)下发生连续动态再结晶,应变速率1～10s~(-1)下发生动态回复。通过引入Zener-Hollomon(Z)参数表征变形参数对稳态动态再结晶晶粒尺寸的影响,建立了稳态再结晶晶粒尺寸的数学模型,得出提高应变速率或变形温度较低能使Z参数增大,峰值应力升高且动态再结晶晶粒减小。     

稀土对T91耐热钢动态再结晶行为影响

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机进行压缩试验,研究了不同变形条件下微量稀土对T91耐热钢动态再结晶行为的影响.分析绘制了稀土加入前后实验钢的真应力-真应变曲线、再结晶-温度-时间图、再结晶图及功率耗散图,并计算了高温下实验钢的再结晶激活能.在变形温度为850~1100℃,变形速率为0.004~10 s-1变形条件下,变形温度越高和变形速率越低,动态再结晶越容易发生.稀土加入会产生固溶强化,稀土元素与碳原子发生交互作用,且在晶界处或晶界附近偏聚,使变形抗力与峰值应变均增大,再结晶激活能由354.6 kJ·mol-1提高到397.2 kJ·mol-1.另外,稀土会显著推迟再结晶发生时间,扩大再结晶的时间间隔,推迟再结晶动力学过程.      

变形温度对ULCB钢动态再结晶的影响

取得800 MPa级和900 MPa级ULCB钢,在1100~850℃进行单道次变形的热模拟试验,变形量为40%,应变速率为2 s-1。将应力-应变变化特征和显微组织观察相结合,分析研究变形温度对ULCB钢奥氏体动态再结晶的影响规律。结果表明,温度低于950℃时以形变硬化和动态回复为主,奥氏体形变再结晶主要发生在1000℃以上的高温变形中;奥氏体再结晶百分数随变形温度升高而增加,在1050℃变形后奥氏体再结晶百分数约40%,在1100℃变形后则发生完全再结晶。     

稀土钇对奥氏体耐热钢高温拉伸性能影响及作用机制

研究了钇对奥氏体耐热钢21Cr-11Ni-1.5Si-N的高温拉伸性能的影响及相关机制.在750～1200℃,应变速率为0.005S-1条件下进行了含与不含钇试样的热拉伸模拟试验及组织分析.结果表明:钇通过细化晶粒、强化晶界提高了试验钢在750～850℃的热塑性和抗拉强度;由于钇抑制了动态再结晶和再结晶晶粒长大,使得在...     

Ce含量对U75V钢力学性能的影响

摘要：利用真空感应炉冶炼了含有不同Ce含量的U75V钢,并对其进行热轧。借助Gleeble 1500型热压缩试验机、JB-300B型冲击试验机、HVS-1000硬度测试仪以及Stemi-508显微镜对实验钢的力学性能及显微组织进行了分析。结果表明,相同的压缩温度,由于加工硬化作用大于再结晶的软化作用,峰值应力随着压缩速率的增加而提升;相同的压缩速率,峰值应力随着压缩温度升高而降低。较高的变形温度有利于动态再结晶的发生,流变软化作用更加显著。添加微量稀土后实验钢峰值应力略微降低,由109.54MPa降至104.05MPa,降低了5%,说明添加微量稀土Ce后实验钢的塑性略微提升。随着压缩温度的提升添加多量稀土与微量稀土实验钢的峰值应力没有发生明显变化,即实验钢的塑性没有明显变化。未添加稀土时,当应变速率不变时,峰值应变随变形温度的升高而呈降低趋势。而添加稀土后,压缩温度为1050℃时峰值应变均延迟发生,说明添加稀土Ce改变了U75V钢动态再结晶的驱动力条件。添加稀土会使U75V钢的常温冲击性能降低,微量稀土可以一定程度地提升其低温（-20℃）冲击性能,但是添加过量稀土后实验钢的常温和低温冲击性能均会降低。原始U75V钢的硬度为948.8N/mm2,大大超出国标规定的硬度范围。添加质量分数为13×10-6的稀土Ce后硬度降低为368N/mm2,添加440×10-6稀土Ce后硬度进一步减小至327N/mm2。加入微量稀土元素后有助于U75V钢硬度降低至国标范围的中值。实验钢加入稀土元素,珠光体晶粒尺寸减小,粒状珠光体的数量减少,片状珠光体的数量增加,有利于提高实验钢的力学性能。     

稀土Ce对IF钢高温变形行为的影响

研究了稀土Ce对对IF钢的的高温变形行为的影响。在Gleeble~(-1)500D热模拟试验机上将不同铈含量IF钢在真空条件下,以10℃/s加热到1 250℃,均温5 min,然后以5℃/s的分别冷却到1 100℃、1 000℃、900℃、800℃,保温30 s,再分别以10~(-2)s~(-1)、1 s~(-1)进行压缩50%,最后沿纵向切开,观察压缩后组织。结果表明:IF钢以低应应变速率变性时动态再结晶是主要的软化机制,以高应变速率压缩时动态回复是主要的软化机制;IF钢的变形抗力随稀土铈含量的增加而增大;铈对再结晶具有抑制作用。     

超高强度钢A100本构方程与动态再结晶行为

使用Gleeble-3500热模拟试验机对A100超高强度钢在应变速率为0.01～10 s-1、变形量为63.3%、变形温度为850～1 200℃条件下的流变应力行为进行了试验研究，并结合微观组织分析了不同变形条件下动态再结晶行为。结果表明：A100钢热压缩变形中流变应力随温度的增加而降低，随应变速率的增加而增加。在850℃变形时主要发生动态回复，在变形温度为900～1 200℃、应变速率为0.01～10 s-1均发生动态再结晶。基于Arrhenius双曲正弦模型，利用线性回归方法建立了高强钢A100的本构方程，为A100钢的数值模拟和热加工工艺的制定提供了理论基础。     

E36-T钢高温力学性能与角部横裂纹控制研究

针对E36-T钢连铸坯角部横裂纹的问题，利用Gleeble-1500热模拟机对E36-T钢进行高温拉伸实验，分析不同温度下的试样在拉伸过程中的真应力-真应变，并利用扫描电镜和金相显微镜对不同温度下拉伸试样的断口形貌及组织进行观察。研究发现：E36-T钢在625～850℃温度范围内发生动态回复，875℃时开始发生动态再结晶；第三脆性区为625～850℃,在第三脆性区的断裂方式以沿晶脆性断裂为主。基于此，通过调整二冷水量，采用弱冷降低冷却强度，使得铸坯在矫直段入口处的温度高于850℃,避开脆性区，降低了裂纹发生率。     

普通取向硅钢的热塑性研究

对实验室模拟薄板坯连铸连轧流程试制成功的普通取向硅钢的铸坯进行高温力学性能测试,分析动态再结晶、析出物和相变对取向硅钢热塑性的影响。结果表明:试验取向硅钢无第Ⅱ脆性区;第Ⅲ脆性区的温度范围约为850~600℃;晶界析出物和相变是第Ⅲ脆性区取向硅钢塑性变差的主要原因。     

中碳钢奥氏体区内的热变形和动态再结晶特性

在各种变形条件下系统地研究了0．47％C（JIS-S45C）钢稳定奥氏体区内的热变形特性，以收集其高温变形和显微组织演变方面的基本数据。在稳定奥氏体区内，中碳钢在很大的温度（850℃～1150℃）和应变速率（10—3／s～100／s）范国内均显示了动态再结晶。动态再结晶晶粒度随稳态应力而单调递减。当$45C试样在850℃和1／s时变形时，经动态再结晶后得到的最小晶粒度为8．3μm。在现象逻辑模型的基础上，将应力-应变关系进行公式化。通过所得之公式估量出的应力-应变曲线与试验结果非常一致。     

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢高温变形奥氏体的动态再结晶

用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢(%:0.10C、0.075P、0.65Cr、0.22Ni、0.43Mo、0.28Cu)在应变速率0.01～1 s-1、温度850～1150℃时的动态再结晶行为,得出该钢奥氏体区的真应力-真应变曲线和动态再结晶图,分析了变形参数对峰值应力的影响和不同热变形时耐候钢的动态再结晶体积分数与真应变的关系,建立了该钢的奥氏体热变形方程、动态再结晶临界条件回归方程和奥氏体动态再结晶体积分数数学模型。结果表明,随变形温度升高,峰值应力下降;随变形速率增大,峰值应力升高;随Z参数增大即变形温度降低,应变速率增加,发生再结晶的临界应变εc和发生完全再结晶的应变εs均呈线性增加。     

含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢的热力学计算及组织性能

为了掌握含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢相组成及组织性能特点,进而提高其综合力学性能,采用热力学计算和试验相结合的方法,研究含稀土Ce的Fe-Mn-Al轻质高强钢的相组成、微观组织和典型力学性能,分析900～1 100℃固溶处理工艺对其组织性能的影响规律。研究结果表明,试验钢在600～1 200℃时的相组成主要包括铁素体、奥氏体、κ碳化物、Ce₂C₃和NbC等;当温度高于865℃时,碳化物几乎全部溶于基体,奥氏体单相区存在于温度865～915℃,当温度超过915℃时,高温铁素体开始从奥氏体中析出,高温铁素体含量随温度的升高而逐渐升高,915～1 200℃温度区间是奥氏体和铁素体的两相区。热锻试验钢中奥氏体体积分数约为86.4%,只有少量带状铁素体沿奥氏体晶界分布,奥氏体晶粒约为28μm,内部含有大量孪晶。固溶处理后,铁素体含量增加、晶粒开始粗化,大部分带状组织铁素体破碎分离,呈小颗粒状沿奥氏体晶界分布,奥氏体内部有大量孪晶,试验钢抗拉强度显著降低,塑性明显提高。固溶温度为1 000℃时,试验钢的抗拉强度为889.6 MPa,断后伸长率为...     

03Cr18NiMoN节镍双相不锈钢的热变形行为及热加工图

为了探究03Cr18NiMoN节镍双相不锈钢高温轧制变形机制和组织演变规律,利用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度为850～1 150℃,应变速率为0.01～10 s~(-1),变形量为50%条件下对其进行高温压缩研究。流变应力曲线在950～1 150℃的较高变形温度和0.01～0.1 s~(-1)低应变速率条件下呈现出明显动态再结晶特征。变形初期,试验钢的加工硬化率随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,不利于动态再结晶软化。组织分析表明,随变形温度升高至1 050℃和应变速率降低,奥氏体动态再结晶更加充分,晶粒细化程度明显提高,而1 150℃高变形温度使奥氏体再结晶晶粒粗化。在950℃、0.01～1 s~(-1)的变形条件下,铁素体动态回复逐渐加强。热变形激活能Q=549.7 kJ/mol,高于2 205双相不锈钢(451 kJ/mol),表观应力指数n=6.079,表明其变形机制主要以体扩散引起的位错低温攀移为主。热加工图分析表明,失稳区域随应变量增加逐渐增大,结合流变应力曲线和显微组织分析,确定最佳加工区域为950～1 050℃的变形温度和0.01～0.018 s~(-1)的应变速率,且功率耗散因子处于较高(0.36～0.50)水平。此外,基于Z参数建立了试验钢的峰值流变应力本构方程。     

Fe--36 Ni因瓦合金的热塑性

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究Fe-36Ni合金在900～1200℃的热塑性行为，并用FactSage软件、扫描电镜及透射电镜等研究该合金热塑性的影响因素及作用机理.结果表明:合金中主要形成Al₂O₃+Ti₃0₅＋MnS复合夹杂，夹杂物颗粒尺寸集中分布在0.5μm以下.合金热塑性在900～1050℃受晶界滑移及动态再结晶共同影响.晶界上分布的纳米级别（<200nm）夹杂物有效钉扎晶界，抑制动态再结晶发生的同时减小晶界结合力.微米级别（>200nm）夹杂物则促进显微裂纹在晶界滑移过程中的形成和扩展，损害合金热塑性.当温度高于1050℃时，较高的变形温度使再结晶驱动力大于钉扎作用力，合金发生动态再结晶，有效提高热塑性.在1100～1200℃区间内，枝晶间裂纹的形成、晶界滑移的加剧及动态再结晶晶粒尺寸增大都降低合金热塑性.      

稀土元素对重轨钢动态再结晶和珠光体片间距的影响

应用Gleeble-1500D热模拟试验机对重轨钢BNbRE和U71Mn进行单道次压缩试验,测定850～1 150℃下的真应力-真应变曲线,研究不同终轧温度和稀土元素对重轨钢动态再结晶的影响,并用扫描电镜观察变形后空冷的显微组织。结果表明,稀土元素能显著地抑制形变奥氏体的动态再结晶并细化珠光体片层间距。因此,稀土元素可抑制重轨钢动态再结晶,使其在较高终轧温度下仍能得到细小均匀的显微组织。     

微量稀土Ce对IF钢高温力学性能的影响

试验用无间隙原子钢-IF(/%:0.003 6~0.0049C,0.005~0.007Si,0.11~0.12Mn,0.007P,0.005S,0.007~0.011Alt,0.047~0.051Ti,0.003 0N,0~0.003 7Ce)由10 kg真空感应炉熔炼,锻成30 mm×25 mm方坯,终锻950℃,空冷。通过Gleeble-1500D热模拟试验机对试验钢在750~1 150℃进行应变速率0.1 s~(-1)的拉伸试验,研究微量稀土Ce对该IF钢高温拉伸性能的影响。与不含Ce的IF钢相比,含0.003 7%Ce的IF钢的热塑性(Z值)和热强性(R_m值)有明显提高,但随温度提高,增加值减少;IF钢和IF-Ce钢的高温断面收缩率、抗拉强度分别为750℃:(IF)77.62%-110 MPa和(IF-Ce)88.65%-160 MPa;950℃:(IF)87.35%-85 MPa和(IF-Ce)92.88%-100MPa;1 150℃:(IF)85.68%-55 MPa和(IF-Ce)90.62%-58 MPa。稀土元素改善钢的组织、细化晶粒、偏聚于晶界提高晶界强度是其提高IF钢热塑性和热强性的主要原因。     

铌-钛微合金化中碳硼钢连铸坯的高温力学性能

为了避免或减少铌-钛微合金化中碳硼钢320mm×280mm铸坯(%/:0.35C,0.04Si,0.87Mn,0.010P,0.007S,0.27Cr,0.031Alt,0.03Nb,0.030Ti,0.0018B,0.0046N)表面裂纹,研究了该钢种连铸坯的高温力学性能,并对高温拉伸断口和断口附近显微组织进行了观察。结果表明:在600～1250℃,试验钢在600℃时的断面收缩率为54.4%,其它测试温度点的断面收缩率均高于60%;试验钢第Ⅰ脆性区; 1200℃,第Ⅲ脆性区在750～850℃,在850～1200℃试验钢具有良好的热塑性;试验钢在800℃时具有相对偏低塑性,但拉伸断口微观下仍以韧窝形貌为主;试验钢在实际连铸生产时,采用≤1.0m/min铸速和≥950℃矫直温度,连铸坯表面质量良好。