40Cr10Si2Mo钢的热变形模型及动态再结晶行为

 为了优化马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo的热轧生产工艺参数,建立线棒材轧制数字化设计及智能化系统数据库,在Gleeble-3500热模拟机上对马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo进行单道次热压缩试验,研究了该钢在温度为900~1 100 ℃、应变速率为0.1~20 s-1条件下的应变补偿本构方程及动态再结晶行为,为探索塑性变形行为和组织优化提供理论依据。结果表明,应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增加。温度和应变速率对热变形抗力(真应力)的影响主要取决于在塑性变形过程中,金属内部发生的加工硬化与动态回复、再结晶等软化机制交互作用的结果。建立了双曲正弦(Arrhenius)本构模型。对比发现所建立的本构模型预测值与试验值相关系数R2为0.983 97,平均相对误差(AARE)为4.531%。采用对σ-ε曲线进行4次多项式拟合并求导的方法,分析了40Cr10Si2Mo钢的软化过程以及不同温度和应变速率下动态再结晶的临界条件。阐述了动态再结晶的临界条件与lnZ(Zener-Hollomon参数)值的关系。发现40Cr10Si2Mo钢在lnZ值小于63时,动态再结晶的临界应变随lnZ值的增大而增大。在lnZ值大于63时,动态再结晶的临界应变随lnZ值的增大变化不明显。对比了40Cr10Si2Mo钢的微观组织,发现在1 100 ℃/0.1 s-1条件下晶粒发生了相互吞食合并,部分再结晶晶粒没有长大,最终导致混晶组织出现。然而增加应变速率有助于动态再结晶晶粒的细化。     

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.     

孪生诱导塑性钢的高温变形行为

 通过单道次压缩实验，研究了孪生诱导塑性钢，即TWIP钢在800~1 000 ℃、应变速率=001~500 s-1条件下的热变形行为及其组织变化。结果表明，TWIP钢的热变形激活能Q=489972 kJ/mol，在此基础上得到了TWIP钢高温变形的热加工方程；采用Z参数预测了动态再结晶的临界条件，得知：Z≤676×1020时，易发生动态再结晶，此时TWIP钢具有较好的热加工性能。     

9Cr3W3Co叶片钢的热变形行为研究

利用Gleeble-3800热力模拟机,在温度950～1 150℃,应变速率0.1～10 s^-1,变形量为70.9%的条件下,对9Cr3W3Co合金进行了单道次热变形实验。为了更好地模拟现场过程,分别采用道次变形量由大到小以及道次变形量由小到大的方案,进行多道次变形过程模拟,应变速率为5.0 s^-1,总变形量为70.9%。研究了汽轮机叶片用9Cr3W3Co合金动态再结晶行为的变形特点,得到了合金的应力-应变曲线,并利用动态材料模型构建该合金在不同变形条件下的三维热加工图。结果表明,9Cr3W3Co合金的应力-应变曲线表现出应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。为准确描述三者间的关系,建立了双曲正弦本构方程,最终得到其热激活能为655.051 kJ/mol,结合微观组织演变的结果分析,得出合金的最佳热加工区域应为：变形温度1 050～1 150℃,应变速率0.1～1 s^-1,并且在快锻变形过程中,先大变形后小变形的锻造工艺有利于获得均匀的晶粒尺寸。     

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。     

Inconel690合金高温高速热变形行为研究

在Gleeble-3800热模拟试验机上,采用热压缩实验研究了不同变形条件下Inconel 690合金的高温变形行为与组织演变特点.实验中采用的变形温度为1000～1200℃,变形量为70％,变形速率为1.0 ～80.0 s-1.根据实验结果获得了该合金的应力-应变关系,并对峰值应力进行了线性回归,由此得到了该合金的高温材料常数,激活能Q =417.6 kJ.mo1-1,α =0.003196 MPa-1,n=7.51,并最终得到了Incone1690合金的高温变形本构方程.通过金相显微镜研究了合金动态再结晶规律与温度和应变速率的关系,结果表明:变形温度对Inconel 690合金组织的影响很大,随温度的升高,动态再结晶百分数逐渐增加,且伴随着晶粒的长大;而提高应变速率,变形的时间缩短,位错密度迅速增大,动态再结晶的驱动力增加,也可以使再结晶后的晶粒细化;当温度为1150℃左右,应变速率50～80 s-1时,能够得到均匀细晶组织.     

F45MnVS钢热变形本构方程

为了建立可以满足计算精度的F45MnVS钢高温塑性变形本构关系模型,利用Gleeble-3500试验机完成了热模拟等温压缩试验,获得了变形温度为800～1 000℃、应变速率为0.01～10s-1、变形量为0～70%时的金属流变行为。结果表明,应力随应变的变化具有明显动态再结晶特征,应力随变形温度的降低、应变速率的增加而增大;基于对Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数的解析,获得了热变形激活能Q,建立了峰值应力本构模型;基于应力-位错关系和动态再结晶动力学,建立了加工硬化-动态回复和动态再结晶两个阶段的机理型本构模型,用于描述不同变形温度和应变速率时应力与应变之间的关系;采用所建模型完成了不同变形条件的应力应变预测,与试验结果的对比分析表明,相关系数为0.997,吻合度高。     

新型微合金化C-Mn-Al高强度钢的热变形行为

通过Gleeble-1500热模拟单轴压缩试验,研究了一种含1.79% Al （质量分数）的以Al替代Si微合金化高强度钢在温度为900-1100℃、应变速率为0.01-30 s^-1条件下的热变形行为.建立了考虑应变量对材料常数影响的双曲正弦本构方程,利用建立的本构方程预测的应力-应变曲线与实验值吻合良好,表明建立的本构方程可以对实验钢的流变应力给出相对准确的预测.建立了实验钢的加工图,根据加工图分析确定了实验钢的动态再结晶区为1000-1100℃和0.01-1 s^-1.组织观察表明在动态再结晶区实验钢发生了动态再结晶,而失稳区对应的组织出现了变形集中带或“项链”组织.最后将建立的本构方程和加工图联合运用,为更全面地研究实验钢在不同变形条件下的热变形行为提供了方法.     

HGH3126镍基合金热变形行为及组织演变

通过热压缩实验研究了HGH3126镍基合金(/%:≤0.005C,17.20Cr,4.21W,16.25Mo,5.49Fe,0.46Mn,0.20V)在变形温度为950～1 200℃、应变速率为0.01～10 s^-1的热变形行为。基于Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数模型,建立了HGH3126合金高温热变形的流变应力本构方程。通过对高温热变形后的HGH3126合金显微组织进行观察,分析了变形温度和应变速率对HGH3126合金动态再结晶行为的影响。结果表明,变形温度越高,合金动态再结晶越容易形核;应变速率越小,合金动态再结晶过程进行得越充分。当应变速率0.1 s^-1,变形温度1 100℃时,该合金基本发生完全动态再结晶。     

Cr12MoV钢热变形行为研究

利用Gleeble 1500多功能热力模拟试验机对Cr12MoV钢金属塑性变形抗力进行试验研究,实测了不同变形温度、变形速率、变形程度下Cr12MoV钢的变形抗力,分析了各工艺参数对变形抗力的影响.回归计算得出Cr12MoV钢再结晶激活能;利用最小二乘法回归出峰值应力、峰值应变与Z参数的关系.     

TiB增强Ti-6Al-5Zr-0.8Si复合材料的热变形行为及组织演变

采用原位熔铸技术制备了体积分数为5％的TiB增强Ti-6Al-5Zr-0.8Si复合材料.采用X射线衍射仪(X-ray?diffraction,?XRD)对其进行相结构分析.在850～1050?℃的变形温度和0.02,0.10,0.50?s-1的应变速率下,用等温热压缩模拟试验测试复合材料的热变形行为.采用光学显微镜和...     

Cr5型冷轧工作辊用钢的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机,研究了Cr5钢(%:0.85C、5.0Cr、0.6Si、0.5Ni、0.4Mo、0.1V)在应变速率0.001～1 s^-1、变形温度900～1 200℃条件下的热变形行为。Cr5钢的热变形激活能Q为307 kJ/mol,确定了表征热变形峰值应力与温度和应变关系的Cr5钢的热变形方程,建立了其热加工图(Processing Map);随着变形温度的升高及应变速率的降低,能量消耗效率η逐渐升高;真应变为0.7,变形温度为1 100℃、应变速率为0.001 s^-1时,能量消耗效率达到峰值,约为40%。     

9Cr低活化马氏体钢高温变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了9Cr低活化马氏体钢在950~1200℃、应变速率为10^-2~10s^-1变形条件下的热压缩变形行为,并用金相显微镜观察了相应显微组织的变化.回归分析得出在0.15~0.8真应变量范围内变形激活能和材料常数随真应变量变化的关系式,并得出双曲正弦本构方程;利用数学方法直接从真应力-真应变曲线获得动态再结晶的峰值应力、临界应力、峰值应变和临界应变;回归得出了峰值应力、临界应力、峰值应变、临界应变和动态再结晶晶粒大小与Zener-Hollomon参数的关系式.     

含4.35%铜抗菌不锈钢的热变形行为

含铜奥氏体不锈钢具有优异的抗菌性能而广泛应用在食品加工、医疗等领域,然而铜的加入会显著影响不锈钢的加工性能。用Gleeble-3800热模拟试验机对含铜4.35%奥氏体抗菌不锈钢进行了单道次等温热压缩试验,研究了不锈钢在变形温度为900～1 150℃、应变速率为0.01～10 s^-1和变形量为50%下的高温变形行为,构建了反映其材料特性的本构方程,使用金相显微镜观察了热变形后的微观组织,分析了各变形工艺下的微观组织演化规律,为含铜不锈钢的加工成型工艺及组织优化提供了理论参考。结果表明,4.35%Cu-304L钢的流动应力对变形工艺是敏感的,应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小。采用得到的应力应变曲线建立了一种基于Arrhenius的5阶多项式拟合的应变补偿本构模型,根据此模型计算了相关系数R和平均相对误差AARE分别为0.972和9.03%,这表明所构建模型可以准确地反映含铜不锈钢的流动行为。结合微观组织发现较高的温度和较快的应变速率有利于再结晶的发生,由于0.01 s^-1低应变速率提供的变形能低,在变形温度为1 100℃、应变速率为...     

2Cr12NiMo1W1V超临界汽轮机叶片用耐热钢的热变形行为

 为了解决2Cr12NiMo1W1V耐热钢在锻造过程中晶粒粗大和组织不均匀的问题，利用Gleeble-3800热模拟试验机，在变形温度为1 000～1 200 ℃、应变速率为0.01～10 s－1、变形量为70%的条件下，研究和分析了2Cr12NiMo1W1V耐热钢的高温塑性变形和动态再结晶行为。结果表明，该耐热钢的真应力-应变曲线具有动态再结晶特征。再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加或应变速率的降低呈增加趋势，在变形温度为1 150～1 200 ℃，应变速率为0.01 s－1时，晶粒尺寸急剧增加。在真应力-应变曲线的基础上，建立了材料热变形本构方程，其热激活能为453.74 kJ/mol。根据峰值应力绘制了合金的热加工图并获得在各加工条件下的效率值，合金的最佳热加工区间为变形温度为1 000～1 150 ℃、应变速率为0.1～1 s－1以及变形温度为1 060～1 125 ℃、应变速率为0.1～10 s－1。     

上引连铸TU1热变形行为研究

以上引连铸TU1杆料为研究对象，在MMS-100热模拟试验机上对其进行单道次压缩试验，研究了在不同应变速率（0.01~10 s-1）和不同变形温度（750~950 ℃）条件下的热变形行为，构建其本构模型.结果表明:在10 s-1高应变速率条件下，TU1在750 ℃变形时峰值应力高达80 MPa，当温度升高到950 ℃时，峰值应力降至38 MPa；而在应变速率为0.01 s-1、750 ℃变形时，峰值应力仅为30 MPa，此时TU1已经发生动态再结晶；通过本构方程计算得到TU1的热变形激活能约为253 kJ/mol.      

18Mn—18Cr—0.5N奥氏体钢热变形行为

用热扭转试验及定量金相法研究了１８Ｍｎ－１８Ｃｒ－０．５Ｎ钢热变形条件下的力学行为和动态组织变化。获得了１８Ｍｎ－１８Ｃｒ－０．５Ｎ钢的形变激活能及峰值应力，峰值应变和动态再结晶晶粒尺寸与Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数Ｚ之间的关系式。研究了变形温度和应变速率对１８Ｍｎ－１８Ｃｒ－０．５Ｎ钢热加工延性的影响。     

高氧TC4钛合金β相区变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机研究了高氧TC4钛合金在温度为990～1 030℃、应变速率为0. 01～1. 0 s~(-1)、变形量为60%时的变形行为及微观组织特征,并构建了该合金的本构方程。结果表明,高氧TC4钛合金在β单相区变形时随着应变速率的增加和变形温度的降低,其流动应力显著增加,该合金在β相区的变形激活能为141 kJ/mol。在990～1 030℃加热温度下,原始β晶粒尺寸在250～255μm范围内,晶粒尺寸对温度不敏感。随着应变速率的增大,原始β晶粒沿着垂直于压缩轴方向被拉长,在被拉长的原始β晶界上可观察到β再结晶晶粒。     

C含量对Fe-30Mn-11Al-xC钢组织及热变形行为的影响

研究了C质量分数为0.6%～1.5%时Fe-30Mn-11Al-xC钢的微观组织,利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了850～1 150℃、0.1 s^-1条件下试验钢的热变形行为和再结晶规律。研究结果表明,C含量增加扩大奥氏体相区并促进κ-碳化物析出行为,试验钢组织逐渐由铁素体+奥氏体双相组织转变为奥氏体+κ碳化物;固溶强化和析出强化作用使试验钢硬度和热变形抗力随C含量增加而增加,且固溶强化效果要高于析出强化;试验钢中κ-碳化物和B2相析出抑制了奥氏体相的再结晶行为,使得高C含量下的再结晶程度更小。     

SAE9310钢热变形行为的研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度为1123~1423 K,应变速率为0.1~10 s-1,真应变为0.8的条件下,对一种传动部件用高强度渗碳钢(SAE9310钢)进行了高温轴向压缩试验,测得了SAE9310钢的高温流变曲线,并观察其变形后的显微组织。试验结果表明,SAE9310钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;SAE9310钢在真应变为0.8的条件下,随着变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高,当热变形温度高于1323 K时,应变速率在0.1~10 s-1范围内,试验钢均会发生动态完全再结晶;测得9310钢的热变形激活能Q值为416.78 kJ/mol,并确立了其热变形方程。