S32654超级奥氏体不锈钢压缩热变形中流动行为的本构模型

利用Gleeble-3008热模拟机研究了S32654超级奥氏体不锈钢在950~1 250℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)条件下的热压缩变形行为,并建立该材料的热变形本构模型。结果表明:变形温度和应变速率对S32654超级奥氏体不锈钢的流变应力影响显著;流变应力随温度升高而减小,随应变速率增加而增大。温度高于1 150℃、应变速率小于0.1 s~(-1)时钢的应力曲线较平稳,在10 s~(-1)的高应变速率时流变曲线出现动态软化现象。S32654超级奥氏体不锈钢的热变形本构模型预测值与实验值吻合较好。     

304和304L奥氏体不锈钢的热加工性能研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机分别对304与304L奥氏体不锈钢进行单道次热压缩实验,研究了材料在变形温度900～1100℃,应变速率0.01～5 s~(-1)条件下的热变形行为及组织演变规律,并基于动态材料模型(Dynamic Materials Mod-el,DMM)对比分析304与304L奥氏体不锈钢的热加工性能。结果表明:304L变形抗力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,其流变曲线可分为加工硬化、动态回复及动态再结晶3种类型。通过构建304与304L奥氏体不锈钢的热加工图,发现当应变量为0.6时,304热加工窗口为970～1050℃、0.01～0.1 s~(-1)和1050～1100℃、0.03～1 s~(-1),并在高温低应变速率区域出现严重的流变失稳现象; 304L热加工窗口为950～1100℃、0.01～0.03 s~(-1)。对比可知304和304 L的可加工温度区间相似,但应变速率区间差异明显,合金元素含量的变化导致可加工应变速率区间向低应变速率方向移动。     

304Cu奥氏体不锈钢热变形本构模型

利用Gleebe-3800热模拟机对304Cu奥氏体不锈钢进行单道次高温压缩试验,研究其在1000～1200℃、0.1～10 s-1条件的流变行为,利用Johnson-Cook方程建立该材料的热变形本构模型.研究表明,温度和应变速率对304Cu奥氏体不锈钢的流变应力影响显著,流变应力随温度升高而减小,随应变速率增加而增大;基于Johnson-Cook方程的本构模型预测值与实验值较吻合,平均绝对误差为8.67％.     

节Ni型2101双相不锈钢的高温热加工行为研究

采用Gleeble-3800热力模拟试验机在温度为1123~1423 K、应变速率为0.001~10 s~(-1)的条件下对2101双相不锈钢进行了热压缩实验,以研究热变形参数对其热加工行为的影响规律。结果表明,相同应变速率下,随温度升高,流变曲线由动态再结晶向动态回复转变。变形速率由0.001 s~(-1)增至0.01和0.1 s~(-1)提高了动态再结晶温度范围,而1和10 s~(-1)的较高应变速率不利于动态再结晶。在应变速率为0.001~0.1s~(-1)、变形温度为1253~1323 K时,峰值应力所对应的应变越小,奥氏体动态再结晶越容易发生,有利于等轴状再结晶组织形成。低应变速率下,变形温度升高使奥氏体再结晶晶粒长大,且Zener-Hollomon参数较大时,动态再结晶效果变差与Mn稳定奥氏体能力较Ni弱有关。基于热变形方程计算得到该不锈钢热变形激活能Q=464.49 k J/mol,略高于2205双相不锈钢,并建立了峰值流变应力本构方程。结合不同变形条件下的应变曲线和显微组织,根据热加工图确定了最佳热加工区域为应变速率在0.001~0.1 s~(-1)、变形温度为1220~1350 K,该区域功率耗散系数处于0.40~0.47的较高值,发生了明显奥氏体动态再结晶。     

超级奥氏体不锈钢热变形性质和Johnson-Cook模型

在Gleebe-3800热模拟机上对904L超级奥氏体不锈钢进行等温热压缩实验,实验温度为1 000℃~1 150℃,应变为0~0.8,应变速率为0.01s~(-1)~10s~(-1)。利用所得的应力应变值确定不同类型Johnson-Cook本构模型的材料参数。结果表明,3种模型中,最高相关系数为0.966,最低的平均相对误差为5.39%;对于实验值和预测值的吻合程度,低应变速率比高应变速率高。说明在应变速率较低时,本构模型能更有效的反映904L超级奥氏体不锈钢的高温动态流变应力;最佳的应力-应变关系是二次函数关系,变形温度、应变速率与流变行为关系是耦合关系。     

基于热加工图的机床用双相不锈钢的热加工行为研究

采用Gleeble3800热模拟机对2205双相不锈钢进行高温热压缩变形实验,分析该材料在变形温度为950~1 100℃、应变速率为0.1~50.0 s~(-1),工程变形量为66.6%不变的条件下的流变应力变化规律。基于动态材料模型建立了2205双相不锈钢的热变形本构方程和热加工图,确定了失稳区。得到2205双相不锈钢热变形激活能Qdef=405.8 k J/mol,结合热加工图确定了最佳的热加工区间为变形温度为1 050~1 100℃,应变速率为0.1~1.0 s~(-1)。为2205双相不锈钢的热加工工艺提供依据。     

特大型支承辊用Cr4合金钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机在温度为700~1200℃,应变速率为0.002~5 s~(-1)、最大变形量为55%条件下对特大型支承辊Cr4合金钢进行热压缩试验,研究了该合金的热变形行为及热加工特征,建立了Cr4合金钢在试验条件下的热加工图。结果表明:在其他变形参数恒定时,Cr4合金钢的热变形真应力随应变速率的升高而逐渐变大,随变形温度的提高而急剧降低;在变形温度为750~900℃,应变速率为0.002~0.01 s~(-1),变形温度为750~800℃,应变速率为0.049~2.718 s~(-1)和变形温度为800~1050℃、应变速率为0.1~4.482 s~(-1)的3个区域内易产生流变失稳现象;动态再结晶是触发材料流变软化及稳态流变的主要原因,Cr4合金钢的安全热加工区域的变形温度在950~1150℃之间、应变速率在0.018~0.223 s~(-1)之间。     

P550奥氏体不锈钢的热变形行为研究

利用Thermecmastor-Z热模拟试验机对P550奥氏体不锈钢进行了高温热压缩试验,研究该钢在850~1 150℃、应变速率0.1~20 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:P550不锈钢的流变应力随着变形温度的降低和应变速率的提高而增大;随着变形温度的升高和应变速率的增加,高温铁素体的数量减少、尺寸减小,发生动态再结晶的晶粒数量增多;计算获得该钢种的热变形方程为ε=5.5e~(30)[sinh(0.004 3σ)]~(12.38)exp(-794/RT);依据热加工图得出该钢种热加工的流变失稳区为:T=900~1 100℃,ε·=0.1~1 s~(-1),该区域为不均匀塑性变形区,在热加工过程中应予以避免。     

300M高强钢热变形行为及其热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度850℃~1200℃、应变速率0.001s~(-1)~10s~(-1)下进行热压缩实验,研究300M高强钢的热变形行为。根据双曲正弦函数,分析全应变条件下流动应力与Z参数间的关系,得到300M高强钢的变形激活能Q及参数A、n、α的值,建立全应变本构方程。基于动态材料模型,建立300M高强钢的热加工图,并讨论了300M钢组织演化规律。结果表明,考虑应变补偿的本构方程,在实验条件内计算的流动应力与实验所测结果吻合度较高;随变形温度的升高及应变速率的减小,300M钢的奥氏体晶粒尺寸增加;变形温度900℃~1 200℃、应变速率0.001s~(-1)~0.1s~(-1)是300M高强钢较佳的热加工工艺范围。     

Al-7.0Zn-2.9Mg合金高温变形行为和加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机在温度为400℃~500℃,应变速率为0.01 s~(-1)~10 s~(-1)条件下对Al-7.0Zn-2.9Mg合金进行热压缩试验,研究该合金的热变形行为及热加工特征,建立了应力-应变本构方程和加工图。结果表明,Al-7.0Zn-2.9Mg合金在热压缩变形过程中,随着应变速率的增加和变形温度的降低,合金流变应力逐渐增大,流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征;合金在试验条件下的平均变形激活能为157.8 k J/mol。真应变为0.5的加工图表明,该合金在400℃~500℃高温变形时安全区域主要存在于低应变速率的条件下,较合适的加工温度为450℃~475℃,应变速率为0.1 s~(-1)~0.01 s~(-1)。     

核电用304不锈钢静态再结晶模型的建立

利用Gleeble-1 500 D热力模拟试验机,对304不锈钢进行了热压缩模拟试验。研究了变形温度在950℃~1 200℃之间,变形速率为1×10-3 s-1、1×10-2 s-1、1×10-1 s-1,变形量为50%的变形行为及组织特征,建立了304钢的静态再结晶晶粒尺寸模型。结果表明：变形量、变形温度、应变速率因素的影响较大;应变量越大,变形温度越低,应变速率越高,晶粒越细;304钢静态再结晶晶粒尺寸模型的建立为大锻件静态再结晶数值模拟分析提供了可靠的判据。     

THE HOT DEFORMATION BEHAVIOR AND DYNAMIC RECRYSTALLIZATION MODEL OF 35CrMo STEEL

The isothermal single-stage compression of 35CrMo structural steel has been carried out by using Gleeble 1500 simulator at the temperature range of 950℃ to 1150℃ and strain rate range of 0.01s-1 to 10s-1. The effect of hot deformation parameters, such as strain rate, deformed temperature and initial grain size on the flow stress behavior was investigated. The activation energy of tested alloy was calculated, which is 378.16kJ/mol; The relationships between the peak stress (σp), the peak stain (εp), the critical strain (εc) and Z parameter were established. The micro structure evolution shows the pre-existing austenite grain boundaries constitute the principal nucleation sites for dynamic recrystallization (DRX), and the initial austenite grain size affects the grain size of DRX slightly. The kinetic mathematical model of DRX of 35CrMo is: XDRX=1-exp(-3.23-2.28) and Ddyn = 2.252× 10Z-0.22.     

工业尺寸TiAl合金铸锭高温变形行为

采用Gleeble-1500研究了在应变速率为10-3s-1～10-1s-1和变形温度为1000℃～1200℃条件下,真空自耗方法制备180mm直径TiAl合金铸锭的热变形行为,并建立了高温变形的本构方程。结果表明,合金变形的流变应力对温度和应变速率敏感,铸态合金的热变形激活能为335.5kJ/mol,所建立的变形本构方程,可为制定工业尺寸TiAl合金铸锭的热加工工艺提供参考。     

高中压转子钢TR1200高温变形行为的研究

TR1200钢具有良好的高温强度和高温蠕变性能,可以用于制造超超临界汽轮机高中压转子。文章研究了高中压转子钢TR1200在温度1000℃～1200℃,变形速度0.005s-1～0.5s-1变形条件下的高温变形行为,以及该钢在变形速率为0.05s-1条件下变温两步变形行为。获得了TR1200钢的热变形方程和发生动态再结晶的临界条件,从而初步确定了TR1200钢锻造生产中应当采用的变形温度和变形速率等参数范围。     

DB685钢的热变形行为及热加工图

为了研究DB685钢的热变形特性,选取并建立了DB685钢的高温应力应变本构方程,利用Gleeble-1500热模拟机对DB685钢在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)、最大应变量70%条件下进行压缩实验,根据建立的本构方程,绘制DB685钢的热变形加工图,利用所建立的加工图,分析了不同温度和应变速率下合金的热成形性能,结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,合金的流变应力下降,动态再结晶更容易发生;DB685钢在1125℃温度以上,并且在对应的应变速率下,耗散系数存在峰值;随着应变的增大,其耗散系数略有增大,失稳区减小,但热加工图的整体趋势保持一定。因此对于工业热加工,建议变形温度为1125~1175℃,应变速率高于0.032 s~(-1)。     

Inconel 751合金热压缩变形条件下的流变应力模型

采用Gleeblc-1500热模拟试验机对Inconel751合金在应变速率为0.005s-1～20.0s-1,变形温度为980℃～1200℃条件下的流变应力进行了研究。结果表明,在试验范围内,Inconel751合金热压缩变形过程中发生明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好的描述Inconel751合金的流变行为;得到了回归的峰值应力表达式和热变形激活能表达式。     

2507超级双相不锈钢的流变应力本构关系及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了热变形温度为950~1200 ℃、应变速率为 0.01~10 s^-1条件下2507超级双相不锈钢的热压缩变形行为,并借助光学显微镜观察了不同变形过程中的微观组织演化。基于试验数据分析,建立2507超级双相不锈钢的流变应力本构关系及热加工图。结果表明:流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而逐渐降低,在高应变速率下,流变曲线出现“类屈服平台”。试验钢的热变形激活能为414.57 kJ·mol^-1,应力指数为4.18,峰值应力本构方程为ε·=3.69×10¹⁵[sinh(0.0101σ)]^4.18exp-414.57RT,根据微观组织分析及热加工图确定出试验钢的最佳热加工区域为热压缩温度1060~1120 ℃,应变速率0.01~0.1 s^-1。     

022Cr钢的热变形行为及热加工图

用Gleeble 3180热模拟试验机对022Cr钢的热变形行为进行研究,揭示了变形抗力与变形程度、变形温度和应变速率的关系。在950~1200 ℃温度范围和应变速率为0.001~5 s^-1下进行热压缩,并利用动态材料模型(DMM)建立了022Cr钢热变形的工艺图。结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,022Cr钢的流动应力降低。根据流动应力曲线数据计算其变形激活能为381.615 kJ/mol。当应变不小于0.5时,022Cr钢热加工的最佳变形条件有两个区域,第一个区域在温度范围1100~1200 ℃,应变速率范围0.001~0.01 s^-1内,第二个区域在温度范围1130~1180 ℃,应变速率范围1~5 s^-1内,其功耗效率都能达到0.4以上。     

EFFECT OF COPPER ON THE HOT PLASTICITY OF 304HC STAINLESS STEEL

The plasticity map of 304HC stainless steel was determined by using tensile and compressive test. The effect of Cu on the hot plasticity of 304HC stainless steel was analyzed. The microstructure, inclusion and fracture surface were studied by using the method of optical microscopy, SEM, EDS and EPMA. The results showed that Cu has effect on the hot plasticity and the hot plasticity of 304HC stainless steel decrease with the increase of Cu content. The deformation temperature also has much effect on the hot plasticity, the suitable deformation temperature are 1100-1200℃. The reason is that the brittle compounds were precipitated from austenite during cooling. These brittle compounds are Cu2S, Cu2O and PbCI etc.