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0.01~10 s-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。     

20CrMnTiH钢唯象本构模型及动态再结晶行为

 采用Gleeble-3800热模拟试验机对20CrMnTiH钢进行了等温热压缩试验,研究了该钢在变形温度为850～1 150 ℃、应变速率为0.01～10 s－1条件下的高温热变形行为,运用数学回归方法和热力学不可逆原理,建立了20CrMnTiH钢应变补偿的唯象本构方程和动态再结晶模型,并对该应变补偿的唯象本构模型进行了有效验证。在真应力-真应变曲线中,变形温度和应变速率对20CrMnTiH钢的流变应力影响显著,表现出正的应变速率敏感性和负的温度敏感性;由本构模型计算得到的流变应力值与试验值两者之间有很好的相关性[(R＝0.976 64),]平均相对误差为5.544 2%;在应变硬化速率与流变应力关系曲线中,利用单一参数法和求解拐点法获得了不同变形条件下动态再结晶的临界应力[σc]和临界应变[εc]值,建立了临界应力、临界应变和Zener-Hollomon参数的数学模型[ε≥εc＝][0.007 9 lnZ－0.153 23,]且临界应变[εc]随着温度补偿应变速率因子[Z]的增加而增加。     

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。     

Fe16Mn0.6C TWIP钢流变应力和临界动态再结晶行为

 利用Thermecmastor-Z热模拟实验机,得到了Fe16Mn0.6C TWIP钢在变形温度850~1150℃,应变速率0.03~30s-1条件下热压缩变形的真应力应变曲线。进而研究了变形温度、应变速率对Fe16Mn0.6C流变应力和临界动态再结晶行为的影响规律。结果表明,850~1150℃范围内Fe16Mn0.6C热变形的峰值应力随温度的升高而降低,随着应变速率的增大而升高;且在应变速率为0.03 s-1和30 s-1出现明显的应力峰值,材料发生了动态再结晶。最后采用线性回归方法计算出Fe16Mn0.6C的高温变形流变应力本构方程,得出热变形激活能为469kJ/mol;并通过应变硬化速率与流变应力曲线求出了该钢种动态再结晶临界条件与Z参数之间的关系。     

新型热作模具钢5CrNiMoVNb的热变形行为研究

为了研究热作模具钢5CrNiMoVNb的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行单道次热压缩实验，获得了应变速率为0.001～0.1 s^-1和变形温度1 030～1 230℃条件下的高温流变应力曲线。应用双曲正弦函数构建了与应变有关的材料本构模型并验证，并基于动态材料模型构建了三维功率耗散图和三维失稳图，将二者叠加得到典型应变下的热加工图。结果表明，所有变形条件下的高温流变应力曲线均呈现典型动态再结晶特征，并且由于奥氏体基体析出强化相含量、动态再结晶体积分数的影响，流变应力随变形温度的降低或应变速率的增大而增大。基于5CrNiMoVNb钢的本构模型计算的流变应力值与实验值的相关性系数为0.992 7,较高的相关性系数表明建立的高温流变应力模型能够比较准确地预测合金的流变应力。此外，根据不同条件下的三维功率耗散图和三维失稳图可知，随着应变的增大，功率耗散峰值区向中温、高应变速率区域扩散，热变形失稳仅容易出现在低应变、低变形温度和高应变速率区域。真应变为0.8时，最佳的加工工艺参数范围为：变形温度为1 080～1 200℃,应变速率为0.01～0.1 s...     

55SiMnMo贝氏体钢高温流变应力本构方程

 采用Gleeble-3500热模拟试验机对55SiMnMo贝氏体钢进行了热压缩试验,得到了其在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.01~10s-1条件下的高温流变应力行为。试验结果表明,峰值应力随变形温度的降低和应变率的提高而增大;当应变速率为0.01和0.1s-1,变形温度t ≥1000℃时,发生动态再结晶。基于试验结果,充分考虑了热变形工艺参数（应变、应变速率和变形温度）对流变应力的影响,建立了一种考虑应变速率补偿的高温流变应力本构方程。通过对该本构方程预测得到的流变应力值和试验值对比,验证了模型的准确性。     

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。     

ATI 718Plus镍基高温合金机制型本构模型研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行等温压缩实验,研究了ATI 718Plus镍基高温合金在变形温度980～1140℃,应变速率0.001～1.000 s~(-1)条件下的高温流变行为。结果表明:ATI 718Plus高温合金的流变应力随应变速率的降低或变形温度的升高显著降低,其热变形激活能为517.5 kJ·mol~(-1)。同时,该合金的应力应变曲线具有明显的动态再结晶(DRX)特征,变形量、变形温度以及应变速率对动态再结晶体积分数均具有显著影响。此外,以η-Ni_3Al_(0.5)Nb_(0.5)相溶解温度为临界条件构建了718Plus高温合金3个变形阶段的本构模型:以弹性模量为内变量建立了弹性变形阶段的本构模型,基于位错密度演化构建了加工硬化-动态回复阶段本构模型,以再结晶动力学为基础建立了动态再结晶阶段本构模型。建立的本构模型精度较高,相关系数R=0.998,平均相对误差AARE=2.26%,能够较为精确地表征合金的高温变形行为。     

38MnB5热成形钢高温变形行为及本构方程

利用Gleeble-3500热模拟试验机对38MnB5热成形钢的高温变形行为进行研究, 分别在650~950℃温度区间内, 以0.01、0.1、1和10 s-1的应变速率对其进行等温单向拉伸测试, 并得到相应条件下的真应力-应变曲线.结果表明: 38MnB5热成形钢流变应力随着变形温度的升高而减小, 随着应变速率的增大而增大.当应变速率逐渐增加时, 热变形时发生的动态回复和动态再结晶效果并不显著, 而当温度逐渐升高时, 二者作用逐渐加强.考虑了温度、应变速率和应变的综合复杂影响, 建立38MnB5热成形钢高温下的本构方程.此本构方程通过对流变应力、应变、应变速率等实验数据的回归分析, 得到与变形温度、应变速率和应变相关的材料参数多项式.计算结果与实验结果对比发现, 通过本构方程所获得的计算值与试验值吻合良好.      

基于摩擦修正的TB6合金流变应力行为研究及本构模型建立

TB6合金是一种高强高韧近β钛合金。采用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态TB6钛合金进行了等温热压缩变形试验,变形温度范围为700~900℃,应变速率范围为0.001~1.000 s-1,研究了铸态TB6合金热变形流变应力行为,分析了热压缩后的金相显微组织,基于摩擦修正后的流变应力曲线采用双曲正弦形式的修正Arrhenius关系对TB6钛合金的本构模型进行回归。结果表明:铸态TB6合金的热变形行为对变形温度和应变速率较为敏感,随着变形温度的降低和应变速率的增加流变应力显著增大;其热变形机制以动态回复和动态再结晶为主;得到铸态TB6钛合金热变形本构方程,比较回归模型计算的应力值与实测值其平均相对误差仅为1.48%,因此采用Z参数的双曲正弦函数形式能够较为精确地预测铸态TB6合金高温变形时的流变应力。以上研究为TB6钛合金塑性加工过程的模拟和控制提供了理论基础。     

热变形动态软化本构模型

动态回复、动态再结晶是奥氏体热变形过程中动态软化的主要机制。建立了动态回复、动态再结晶型流变曲线模型,５０％再结晶应变等特征应变与形变参数Ｚ间的关系模型以及基于Ｅｎｇｌｅ／Ｂｒｅｗｅｒ理论的形变激活能模型。提出了一种应用最优化技术求解 线性本构模型的新方法。用Ｇｌｅｅｂｌｅ－２０００型热／力模拟试验机对Ｓｔ４１钢进行了平面应变热压缩试验。实验结果及有关文献报导印证了模型的正确性。     

Flow Stress and Critical Dynamic Recrystallization Behavior of Cu–Fe16Mn0.6C High Manganese TWIP Steel

The true stress–strain curve of Cu–Fe16Mn0.6C twinning induced plasticity (TWIP) steel was studied with a compression test on Thermecmastor‐Z thermal simulator at a temperature range of 850–1150°C and strain rate range of 0.03–30 s^?1. The influence of deformation temperature and strain rate on high‐temperature flow stress and critical recrystallization behavior of the TWIP steel was investigated. It is concluded that the peak flow stress of Cu–Fe16Mn0.6C under high‐temperature deformation decreases as the temperature increases but increases with the strain rate. Meanwhile at strain rate of 0.03 and 30 s^?1 obvious peak stresses are observed which demonstrates the dynamic recrystallization. The constitutive equation of Cu–Fe16Mn0.6C under high temperature deformation is calculated by linear regression method. The activation energy is 505 kJ mol^?1. The relationship between critical strain of dynamic revrystallization and Zener–Hollomon parameter is determined by the curve between strain‐hardening rate and flow stress.     

基于Z参数金属热变形分段流变应力模型研究

考虑峰值应力后的稳态应力的软化机制,构建了包括动态回复和动态再结晶过程的基于Z参数的金属热成形分段流变应力数学模型,在Gleeble-3500热力模拟试验机上采用圆柱试样对金属材料进行了进行恒温和恒速热压缩变形试验,研究其在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律,确定其形变表观激活能Q和应变硬化指数n,得到了峰值应力,峰值应变,稳态应力与lnZ的线性关系以及动态回复参数和动态再结晶动力学的数学模型,分段流变应力模型的模拟结果与试验结果吻合较好.     

2Cr11Mo1VNbN钢再结晶动力学方程及本构方程的建立

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度为1 000~1 200℃、应变速率为0.01~1 s-1和变形量为70%的条件下研究了2Cr11Mo1VNbN钢的热变形行为,建立了动态再结晶型本构模型以及动态再结晶体积分数模型。结果表明:2Cr11Mo1VNbN钢在高温小应变速率的变形条件下易发生动态再结晶,计算得出2Cr11Mo1VNbN钢发生动态再结晶时的临界应变以及变形激活能并得到了动态再结晶体积分数模型,最终构建出的动态再结晶型本构方程能良好地描述2Cr11Mo1VNbN钢的高温流变行为。     

60Si2MnA弹簧钢的热变形行为

通过热模拟压缩试验，研究了60Si2MnA弹簧钢高温变形时的力学行为和动态再结晶行为。由实验数据求得了60Si2MnA弹簧钢的热变形激活能，峰值应力，峰值应变以及动态再结晶晶粒尺寸与Zener-Hollomon参数之间的关系。结果表明，通过动态再结晶能获得细小的晶粒。     

Custom 450高强度不锈钢的动态再结晶行为

摘要：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1050~1200℃和应变速率为0.01~10s-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1050~1200℃和应变速率为1.0~10s-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01s-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。     

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。     

稀土Ce对18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢热压缩性能的影响

摘要：采用Gleeble-1500D 热模拟机对加入质量分数0.0063%Ce的18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢进行热压缩测试,测定变形温度为1273~1473K和应变速率为0.01~10s-1时热变形的应力 应变曲线,采用Zener Hollomon参数法构建高温本构方程,计算能量耗散图,并且采用场发射扫描电镜对高温变形组织进行研究。结果表明：加入质量分数0.0063%Ce的18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢热变形激活能为437.85kJ/mol,与未加稀土试验钢的变形激活能数值相比没有明显差异;能量耗损图表明加入质量分数0.0063%Ce的试验钢热加工最优区域范围为1370~1473K的温度范围内应变速率大于1s-1,峰值效率大于0.2的区域;钢中的稀土复合夹杂随基体产生塑性变形改善了试验钢的加工性能。     

RAFM钢应变补偿本构关系及热加工图

 低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢具有较低的辐照肿胀率和优异的力学性能,被认为是聚变堆首选的结构材料。然而,低活化钢强度高、冷塑性变形抗力大的特点,使其难以通过冷加工或低温加工实现大规模生产。使用MMS-200型热模拟试验机,在变形温度为950~1 200 ℃、应变速率为0.1~5 s-1和最大变形量为50%条件下,进行了低活化铁素体/马氏体钢(0.11C-9.4Cr-1.35W-0.22V-0.05Si-0.11Ta-0.50Mn)单道次热压缩试验,研究其热变形行为。基于动态材料模型构建了不同应变量下的低活化钢变形本构方程和热加工图,确定了最优热加工参数,结合金相结果分析了材料变形过程中微观组织演化规律,为低活化钢的热加工成形工艺及组织优化提供理论参考。结果表明,在相同应变速率下,随着变形温度升高,流变应力逐渐降低,在一定变形温度下,流变应力随应变速率增大而增大;温度和应变速率对组织的影响主要取决于变形过程中材料内部发生的动态回复和再结晶等机制的交互作用。使用六阶多项式拟合进行应变补偿建立的低活化钢变形本构方程具有较高的预测精度,平方相关系数为0.972。显微组织和热加工图分析结果表明,温度升高为再结晶提供了充足能量,材料软化机制由动态回复转变为动态再结晶;减小应变速率,能量有足够时间扩散,有利于动态再结晶的进行;在变形温度为1 060~1 130 ℃、应变速率为0.13~0.36 s-1条件下和合金耗散系数η达到36%的最佳热加工参数范围,可获取到均匀动态再结晶组织。