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。     

Custom 450高强度不锈钢的动态再结晶行为

为了探究Custom 450钢的动态再结晶行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为1 050～1 200℃和应变速率为0.01～10 s~(-1)的变形条件下开展了单道次等温压缩试验。研究结果显示,在变形温度为1 050～1 200℃和应变速率为1.0～10 s~(-1)的变形范围内,钢虽发生了完全的动态再结晶,但应力应变曲线未表现出明显的应力峰值;钢的动态再结晶的晶粒尺寸随着变形温度的升高和应变速率的降低逐渐增大,当应变速率为0.01 s~(-1)时,动态再结晶晶粒发生长大。采用双曲正弦函数构建了Cutom 450钢的热变形方程,并建立了钢的动态再结晶动力学、临界应变、峰值应变及动态再结晶晶粒尺寸与Zener-Holloman参数的定量关系。     

中温中压容器用钢13MnNiMoR的热变形行为研究

为制定中温中压容器用钢13MnNiMoR的热加工工艺提供理论依据并实现其工业化生产,利用单道次热压缩模拟实验研究了变形温度(900~1150℃)和应变速率(0.01~1s~(-1))对其热变形行为的影响.结果表明:当应变速率低于0.1s~(-1)时,新晶粒有足够的时间进行形核和长大,奥氏体容易发生动态再结晶;当变形温度降低或应变速率增加时,实验钢在变形过程中主要发生动态回复,流变应力也随之提高.基于测定的流变应力曲线,通过拟合得到实验钢在热变形时的应力指数为4.29,动态再结晶激活能为319kJ/mol,据此建立了13MnNiMoR钢在高温变形时的热加工方程.     

奥氏体型Fe30Mn9Al0.9C低密度钢的热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机对Fe30Mn9Al0.9C钢进行不同变形温度(750～1 150℃)和不同应变速率(0.01～10 s^-1)的热压缩试验，研究热变形行为及组织演变规律。结果表明，试验钢是温度和速率敏感材料，随着变形温度升高和应变速率的降低，变形抗力逐渐降低，动态再结晶更容易发生；变形后获得奥氏体基体分布极少量不连续带状铁素体的组织，铁素体优先承担应变导致在变形初期发生流变应力随应变增加急剧下降的现象；构建本构方程，得到激活能值为399.534 kJ/mol;通过构建热加工图得到良好加工性能的工艺窗口为950～1 050℃、0.01～0.07 s^-1和1 075～1 150℃、1～10 s^-1。     

TC27钛合金的热变形行为及加工图

通过Thermecmaster-Z热模拟试验机,对TC27钛合金在变形温度900～1 150℃和应变速率0. 01～10 s~(-1)范围内进行等温恒应变速率热压缩实验,压缩变形量为50%。结果表明,流变应力随应变的增加迅速增大,达到峰值后随应变的增加而减小,最后趋于相对稳定。流变应力随着温度的增加而减小,随着应变速率的增加而增大。TC27钛合金加工图有2个耗散效率峰值区,一个是900℃/0. 01 s~(-1),此区域变形时出现动态回复;另一个峰值区为1 050℃/0. 01 s~(-1),此区域变形时出现再结晶。     

动车组车轴用钢EA1N的热压缩流变应力行为

试验用EA1N钢(/%:0.35C,0.30Si,0.90Mn,0.013P,0.008S,0.15Cr,0.10Ni,0.10Cu,0.04V,0.04Al)的冶金流程为60 t EBT EAF-LF-VD-下铸8.4 t方锭-车成150 mm×150 mn方坯。采用Gleeble-3800型热模拟机试验研究了EA1N钢在800~1 300℃、应变速率0.01~10 s~(-1)时的热压缩变形,分析该钢变形时的流变应力、应变速率及变形温度之间的关系,得出流变应力方程。结果表明,EA1N钢在热压缩变形时流变应力随应变速率提高而增大,随变形温度升高而降低,当温度高于1 100℃和应变速率大于1 s~(-1)时,该钢流变曲线呈现明显的动态再结晶特征。EA1N钢的热变形激活能为392.43 kJ/mol。     

铸态超级双相不锈钢S32750热变形行为及组织演变

通过Gleeble-3800热压缩实验研究了铸态超级双相不锈钢S32750(/%:0. 017C,0.53Si,0.93Mn,0.023P,0.001S,25.58Cr,7.00Ni,4.03Mo,0.28N)在变形温度为950～1200℃、应变速率为0.1～25/s、真应变为1条件下的热变形行为与组织演变规律。结果表明,超级双相不锈钢S32750热变形行为受变形温度和应变速率的影响明显。在950～1050℃、0.1/s变形时,流变曲线表现出"类屈服平台"特征;当变形温度为1100～1200或应变速率为10/s、25/s时,流变曲线为典型的动态再结晶特征。对其微观组织进行观察发现,铁素体在各变形条件下均发生动态再结晶;奥氏体在950℃和1200℃时基本不受应变速率影响,前者发生动态回复,后者发生动态再结晶。而在1050℃时,受应变速率影响较大:小应变速率下(0.1/s)下发生动态回复,大应变速率下(10/s)发生动态再结晶。     

BT25钛合金高温变形行为

对BT25钛合金在温度为950~1 100 ℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的高温变形行为进行了研究,分析了热力学参数对流变应力和微观组织的影响,并以Arrhenius方程为基础,构建了本构方程,最后进行了验证.结果表明:BT25合金在相同温度和应变速率下变形,变形量越大,动态再结晶越充分并细化了晶粒.相同变形量,变形温度越低,应变速率越高,动态再结晶晶粒尺寸越细小;流变应力随应变速率的增加而增加,随变形温度的升高而减小;BT25合金在α+β两相区（950~1 010 ℃）Q=763.51 kJ/mol,β相区（1 040~1 100 ℃）Q=231.36 kJ/mol.      

铸态超级双相不锈钢S32750热加工性能

 为研究热变形参数对铸态超级双相不锈钢S32750热变形行为和显微组织的影响,运用Gleeble-3800热模拟试验机对S32750进行不同温度和应变速率下的高温拉伸和压缩试验。结果表明,S32750在1000~1200℃范围内具有较好的热塑性。在变形温度较低、应变速率较低时,流变曲线表现出不同于单相不锈钢的“类屈服平台”特征;当应变速率较高或变形温度较高、应变速率较低时,流变曲线为典型的动态再结晶特征。微观组织演变显示,铁素体和奥氏体两相都发生动态再结晶,且铁素体的再结晶先于奥氏体。降低应变速率,提高变形温度,可促进动态再结晶发生。基于热变形动力学模型建立了本构方程,表观应力指数为3.99,热变形激活能为393.75kJ/mol。S32750的高温软化机制与Zener-Hollomon(Z)参数有关,随Z参数增加,热变形峰值应力增加。     

超高压气瓶钢34CrMo4H热压缩流变应力行为

采用Gleeble-3800型热模拟机试验研究了34CrMo4H钢在900～1 200℃、应变速率0.1～10s~(-1)时的高温热压缩行为,分析了热压缩变形时材料的流变应力与变形温度、应变速率之间的关系,确定了该钢的流变应力本构方程。结果表明,34CrMo4H钢在热压缩时流变应力随形变温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大。应变速率小于0.1 s~(-1)时,该钢应力-应变曲线表现出明显的动态再结晶特征。34CrMo4H级钢的变形激活能为395.45kJ/mol。     

Ti—10V—2Fe—3Al合金的热变形行为

本文测试了Ti-10V-2Fe-3Al合金在700～950℃温度范围内,5×10~(-3)s~(-1)～10s~(-1)七个应变速率下的真应力-应变(σε)曲线,分析了变形组织,并对β区动态再结晶的形核机制进行了探讨。结果表明,在β区850～950℃下,应变速率ε=1s~(-1)～10s~(-1)范围内变形时,动态回复是主要软化机制,经计算得:应力指数n=4.1,激活能Q=195kJ/mol;当 ε≤10~(-1)s~(-1)时,有动态回复和动态再结晶两种软化机制,此时n=3.9,Q=157kJ/mol。α+β区变形时,有动态回复和动态再结晶两种软化机制。     

Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr铝合金的流变行为与热加工图

Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr铝合金的热变形行为是制定变形加工工艺的基础。采用Gleeble-3500模拟试验机对经均匀化处理的Al-Cu-Mg-Mn-Sc-Zr铝合金进行等温压缩模拟试验,试验温度为633～753 K,应变速率0.01～10s~(-1),测定真应力-真应变曲线,计算变形激活能,并建立加工图。结果表明:随变形温度升高或应变速率降低,合金的流变应力降低,热变形软化机制由动态回复逐渐转变为动态再结晶,第二相对位错滑移及晶界迁移起钉扎作用,阻碍再结晶进程。合金变形激活能为153.5 kJ/mol。633～663 K、0.01～0.07 s~(-1)以及693～723 K、0.01～0.1 s~(-1)两个区域为最佳变形区域。     

D36船板热变形奥氏体再结晶规律的研究

采用Gleeble 3500热模拟机,研究了D36船板奥氏体的再结晶温度以及奥氏体的变形温度、变形量和变形速率对热变形奥氏体再结晶的影响。结果表明:当变形速率为0.1~1 s-1、温度达到950℃时,开始发生动态再结晶;当变形速率为5 s~(-1)、温度在1 000~1 050℃时,发生动态再结晶;当变形速率为10 s~(-1)时,不发生动态再结晶。当变形温度为1 050℃、单道次变形率在10%~20%时,D36钢在10s左右的道次间隔内发生了完全的静态再结晶。当单道次变形率在20%以上,D36钢在5 s左右的道次间隔内发生了完全的静态再结晶。     

GH4169合金高温变形显微组织演变及热加工图

在Gleeble-3500D热模拟机上采用单道次等温压缩试验,系统研究了GH4169合金在变形温度为900～1 150℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)、变形量为10%～70%条件下的动态再结晶行为,确定了合金在不同变形条件下的完全再结晶条件,绘制了再结晶图,给出了该合金变形的热加工图。研究结果表明:GH4169合金随变形过程温度的升高而再结晶程度增大,变形量越大、应变速率越慢,发生完全动态再结晶的温度区间越宽;在应变速率为0.01 s~(-1)时变形过程中经历了变形-回复-再结晶-晶粒长大的完整过程;而应变速率为10 s~(-1)条件时,仅发生了变形-回复-(完全/部分)再结晶的过程,晶粒还未有充分长大的动力学条件;随着变形量增加,GH4169合金的易加工区间(η)和稳定加工区间(■)越宽,在变形量为70%时温度为965～1 134℃,应变速率0.02～10 s~(-1)范围内,(■)大于0,处于加工稳定区。     

真空热压烧结CuW30复合材料的热压缩变形特性

采用真空热压烧结法制备了CuW30复合材料,在Gleeble-1500D热模拟机上对该材料进行等温热压缩模拟试验.研究了温度为650～950℃、应变速率为0.01～5 S-1、最大变形量为50％条件下的流变应力行为.结果表明:CuW30复合材料存在明显的动态再结晶特征.材料的稳态流变应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率条件下,合金的真应力水平随温度的升高而降低.热变形过程的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述.在给定的变形条件下,计算的热变形激活能为231.150 kJ/mol.根据试验分析,合金的热加工宜在850～950℃范围内进行,应变速率为0.01～0.1 S-1.     

40Cr钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度900～1 200℃和应变速率0.01～10 s^-1范围内，对40Cr钢试样进行压缩实验。研究了40Cr钢真应力-应变曲线特征，建立了峰值应力、应变速率和变形温度间的本构方程，并确定了40Cr钢热变形激活能为310.625 kJ/mol。研究结果显示：40Cr钢热变形时的流变软化机制为动态回复和动态再结晶；随着变形温度增加和应变速率减小，流变应力减小；试样的变形温度越高，应变速率越低，显微组织中的动态再结晶越完全，并且动态再结晶晶粒越容易长大。     

2524铝合金的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热模拟实验机,对2524铝合金进行高温等温压缩试验,实验变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下,研究了2524铝合金的流变变形行为。结果表明:合金流变应力的大小跟变形温度和应变速率有很大关联,2524铝合金真应力-应变曲线中,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征,而峰值流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大;在流变速率ε为10 s-1,变形温度300℃以上时,应力出现锯齿波动,合金表现出动态再结晶特征。采用温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数值来描述2524铝合金在高温塑性变形流变行为时,其变形激活能Q为216.647 kJ/mol。在等温热压缩形变中,合金可加工条件为:高应变速率(>0.5 s-1)或低应变速率(0.01 s-1～0.02 s-1)、高应变温度(440℃～500℃)。     

TC17钛合金热流变行为及组织演变机制研究

利用热模拟机对TC17钛合金进行等温压缩试验,变形温度范围为770～950℃,应变速率范围为1×10~(-2)～1×10~1 s~(-1),研究具有片状初始α相组织的TC17合金在α+β两相区和β单相区热变形行为。结果表明,TC17合金有两种不同的流变软化现象,在α+β两相区,高应变速率以及低应变速率下变形时均出现持续软化行为;在β单相区,流变应力达到峰值后迅速降低到一个稳定值,在高应变速率下表现出明显的不连续屈服现象,随后出现振荡,而在低应变速率下真应变对流变应力的影响很小,表现出稳定的流变行为;用Arrhenius正弦方程构建流变应力与变形温度、应变速率的关系,发现α+β两相区的形变激活能随应变的增加从670.1 kJ·mol~(-1)下降到370.1 kJ·mol~(-1),在β单相区,随着应变的增加,形变激活能从301.4 kJ·mol~(-1)下降到239.3 kJ·mol~(-1);TC17合金在α+β两相区的变形机制都是动态再结晶(球化),在β单相区变形时,高应变速率下的主要变形机制是动态回复,而低应变速率下为β相动态再结晶。     

Mn-Cr系齿轮钢热变形行为研究

采用Gleeble 1500热模拟试验机研究了一种Mn-Cr系齿轮钢的动静态再结晶行为.试验结果表明在给定应变速率1/s下,试验钢存在3种类型的应力-应变曲线变形温度在1 100℃以上时,变形奥氏体发生动态再结晶;1 000～1 050℃之间时只发生动态回复过程;950℃以下时不发生动态再结晶和动态回复.     

新型Ti-6554钛合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究了新型Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金在740～950℃,应变速率0. 01～10. 00 s~(-1)条件下的热变形行为。通过真应力-真应变曲线分析了合金在高温变形时的应力随温度及应变速率的变化规律,之后对数据进行回归分析得到了合金的本构方程,最后绘制合金的热加工图并结合微观组织观察研究该合金的热变形机制。结果如下:合金的流变应力对温度和应变速率都十分敏感。在相同的应变速率下,随温度升高,流变应力降低;而在相同温度下,应变速率升高,流变应力也升高。计算得到合金的动态激活能Q为246. 551 kJ·mol~(-1)。高温变形的本构方程为ε=4. 51×10~(10)[sinh(0. 0058σ)]~(4. 85272)exp(-246551/RT)。根据热加工图可知,两相区变形时,合金在温度740～770℃、应变速率0. 01～0. 03 s~(-1)的区域内具有最高的功率耗散系数,达到44%,变形机制为动态回复;β单相区变形时,在温度780～890℃、应变速率0. 01～0. 03 s~(-1)的区域内具有较高的功率耗散系数,为40%,变形机制包括动态回复和动态再结晶。合金的塑性失稳区主要在温度740～900℃、应变速率0. 05～1. 00 s~(-1)的区域内,失稳区内会发生局部塑性流动。