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。     

先进超超临界汽轮机叶片用镍基合金的热变形行为

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度为950～1150℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)、变形量为60%条件下,研究汽轮机叶片用GY200镍基合金的高温塑性变形及动态再结晶行为,并绘制了合金的热加工图。结果表明:GY200合金的真应力–应变曲线具有动态再结晶特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,发生动态再结晶的临界应变随温度增加而降低。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353.792 kJ/mol,表明利用W替代合金中的Mo后,降低了合金的热激活能。合金的最佳热加工的温度区间为1000～1150℃,应变速率0.01～0.1 s~(-1),效率值达到0.3以上。     

Cu-0.8Cr-0.3Zr-0.2Mg合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机,对Cu-0. 8Cr-0. 3Zr-0. 2Mg合金在550～900℃温度范围和0. 001～10 s~(-1)应变速率条件下进行了热变形试验,绘制了其真应力-真应变曲线,利用光学显微镜分析了其在热变形过程中的组织演变。绘制了合金的热加工图,找出热变形过程中最适宜的热加工参数。结果表明:合金的流变应力随温度的降低和应变速率的提高而增大;在热变形过程中,合金组织的演变对温度和应变速率有很高的敏感性,高温低应变速率有利于促进动态再结晶的发生;Cu-0. 8Cr-0. 3Zr-0. 2Mg合金适宜的热加工参数范围为:变形温度为850～900℃,应变速率为0. 01～0. 07 s~(-1)。     

15-5PH不锈钢的热变形行为及热加工图

在Gleeble-3800热模拟试验机上对15-5PH钢进行高温热压缩试验,研究该材料在变形温度850~1180℃、应变速率0.001~10 s~(-1)、真应变量约为0.9条件下的热变形行为。采用双曲正弦模型建立了该材料的高温变形本构关系,依据动态材料模型建立并分析了其热加工图。结果表明:在热压缩过程中,峰值应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的升高而增大,当变形速率较低时,材料在变形温度范围内均发生了动态再结晶。15-5PH钢的热变形激活能为228.41 k J/mol。从热加工图中获得了该材料最佳热加工参数范围是:变形温度1000~1150℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)。     

汽车用5182铝合金热变形行为及加工图研究

在Gleeble-3800热模拟机上采用等温压缩实验研究了5182铝合金在变形温度为573 K～723 K、应变速率为0. 01 s-1～10 s~(-1)、真应变为0～0. 69条件下的高温流变应力行为,建立了5182铝合金热变形的本构方程和热加工图。结果表明:5182铝合金在热变形时,其流变应力呈现出稳态流变特征,随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大,但在应变速率ε·≥1 s~(-1)高应变速率下,则出现动态软化现象;可以采用包含Z参数的双曲正弦函数关系来描述5182铝合金高温变形时的流变应力行为;最佳的热变形区域为变形温度400℃～420℃、应变速率0. 01 s~(-1)～0. 1 s~(-1)。     

基于动态材料模型的Cr8钢的热加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8钢进行了高温压缩试验,研究了Cr8钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0. 005～5 s~(-1)条件下的热变形行为。基于试验得到Cr8钢的真应力-真应变曲线,采用动态材料模型和Ziegler失稳判据建立了Cr8钢的热加工图。结果表明:当应变速率小于1 s~(-1)时,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态回复型特征;材料的失稳区主要发生在高应变速率的区域,并且随着应变的增加,功率耗散因子增加。根据已建立的热加工图,得到了Cr8钢的最佳加工工艺参数为变形温度1125～1190℃、应变速率0. 005～0. 01 s~(-1)。分析加工图中非失稳区的金相照片,该材料的显微组织发生了动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀;分析加工图中失稳区的金相照片,该材料的显微组织中出现了很多剪切带,验证了该热加工图的正确性。     

06Ni31Cr19Mo2Nb含铌奥氏体不锈钢热变形行为及其热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机对06Ni31Cr19Mo2Nb含铌奥氏体不锈钢进行高温单道次热压缩试验,研究了其在不同变形温度(950～1100℃)和应变速率(0. 01～1 s-1)条件下的热变形行为及组织变化规律,并且根据试验条件下真应力-真应变曲线,推导了该材料的热变形方程和热加工图。研究结果表明:流变峰值应力随温度升高或应变速率降低而降低;变形温度越高,应变速率越低,试验钢发生动态再结晶行为愈发显著。计算出该试验钢的热变形激活能为365. 111 k J·mol-1。基于动态材料模型绘制出不同应变量下的热加工图,其失稳区域和最优热加工区域的分布具有相似性。变形温度在990～1070℃,应变速率0. 0316～0. 1 s-1范围内,材料热加工性能最佳,能量耗散率为43%～45%。     

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)。     

25Cr3Mo3NiNbZr钢热变形行为及微观组织研究

通过Gleeble-3800热模拟试验机对25Cr3Mo3NiNbZr钢在变形温度1000～1250℃和变形速率0.001～10 s~(-1)下进行了高温压缩实验,研究了钢的热变形行为,得到了应力-应变曲线,并建立了流动应力本构方程和热加工图,同时观察了变形后的组织。结果表明,25Cr3Mo3NiNbZr钢在热压缩过程中的变形行为可用双曲正弦函数来描述,其平均变形激活能为415.6 kJ/mol。通过热加工图可以直观地看出热变形失稳区,并且获得了易于再结晶的参数范围,即变形温度为1050～1125℃,应变速率为0.001～0.01 s~(-1)。当应变速率为1 s~(-1)且变形温度从1000℃升至1250℃时,晶粒尺寸逐渐增加;当温度为1200℃且应变速率从0.001 s~(-1)增至10 s~(-1)时,晶粒尺寸逐渐减小。     

低成本Ti-Al-V-Fe-O合金热变形行为及热加工图

采用真空非自耗熔炼炉制备了低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金。利用Gleeble-1500D热模拟机,研究了其热加工参数为:变形温度875～1100℃、应变速率0.001～1 s~(-1),变形量为70%时的热变形行为。建立了Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金考虑应变量的Arrhenius本构方程,基于动态材料模型建立热加工图。结果表明:变形温度升高,应变速率降低,流变应力降低。通过本构方程计算可得两相区平均热激活能为398.824 kJ/mol,远大于纯钛自激活能,表明热变形软化机制与动态再结晶有关。单相区热激活能为210.93 kJ/mol,略大于纯钛自激活能,以动态回复为主。通过热加工图确定2个失稳区,中等变形温度(950～1070℃)、高应变速率(0.31～0.1 s~(-1))易发生绝热剪切。结合热加工图确定适合的加工区间:应变速率为0.001～0.01 s~(-1),变形温度为875～925℃。     

基于热加工图的20MND5钢的高温热变形行为

在Gleeble-3800热模拟试验机上通过高温等温压缩试验研究了20MND5钢在应变速率为0.001~10 s~(~(-1))、变形温度为950~1150℃的热变形行为及组织转变,研究了变形工艺对20MND5钢的热变形流动应力的影响规律,建立了其热变形本构方程。结果表明:在应变速率为0.001~0.1 s~(-1)时,20MND5钢的高温流变应力主要以动态再结晶软化机制为特征。在应变速率为1.0~10 s~(-1)时,真应力随应变量的增大而增大,但当应变速率为1.0 s~(~(-1)),变形温度达到1150℃时,发生明显的动态再结晶。综合考虑应变速率和变形温度对材料组织性能的影响,建立了基于本构方程的20MND5钢的热加工图,并确定了该钢的热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数。分析讨论了不同区域的20MND5钢的高温变形特征,确定了20MND5钢在低温、中温及高温变形时,宜控制的应变速率及其应变量。     

含铜3.6%抗菌奥氏体不锈钢的热变形行为研究

采用热压缩试验研究了含铜3.6%抗菌奥氏体不锈钢的热变形行为,分析了真应变0.69,温度900～1150℃,应变速率0.01～20 s~(-1)时钢的真应力-应变曲线。通过动力学计算了热变形激活能。依据动态材料模型构建了热加工图,并利用显微镜观察了不同变形下的微观组织。结果表明,计算的热变形激活能Q为376.017 kJ/mol。不同应变下失稳区在热加工图的位置不断变化。在低温、低应变速率区和中温高应变速率下,组织易出现局部流动失稳现象。峰值耗散因子在(1075～1150)℃/0.01 s~(-1)区域内,组织发生动态再结晶,为较优的热加工范围。     

25Cr3Mo3NiNbZr热变形行为研究

在Gleeble-3500热力模拟试验机上对25Cr3Mo3NiNbZr进行热压缩试验,研究其在温度800～1250℃和应变速率为0. 01 s~(-1)～20 s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大。根据材料动态模型,计算并分析了合金的热加工图,利用热加工图确定了热变形的流变失稳区,合金在热加工温度为1050～1150℃,应变速率为0. 01 s~(-1)时可加工性最优。     

新型二次硬化超高强度钢的高温塑性及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了一种新型二次硬化超高强度钢M54在850~1 200℃、应变速率为10-2~10s-1条件下的热压缩变形行为,测得了钢的高温流变曲线,并观察变形后的显微组织。实验结果表明,该钢种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,在真应变为0.9,应变速率为10-2~10s-1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随之提高。通过计算可知该钢的热变形激活能为489.712kJ·mol~(-1),并建立了试验钢的热变形方程,并绘制了其热加工图,结合高温变形后的显微组织和热加工图,确定了最优热变形工艺参数为变形温度范围1 050~1 100℃,应变速率为0.1~1s~(-1)。     

铸态Cr5钢热变形行为及热加工图的研究

以支承辊常用材料铸态Cr5钢为研究对象，在单道次热压缩试验的基础上，对其在不同试验参数下的热变形行为及热加工图进行分析研究。试验中，变形温度为850～1220℃,变形速率为0.01～1 s^-1,真应变为0.7。利用试验数据绘制了铸态Cr5钢的真应力-真应变曲线，得出影响流变应力的因素。并通过拟合曲线计算了各待定材料系数，给出了铸态Cr5钢的流动应力方程。最后，基于真应力-真应变曲线，绘制了0.1～0.6应变范围内的热加工图。结果表明：提高变形温度以及减小应变速率可以降低Cr5钢的流变应力，有助于动态再结晶的发生；而随着应变的增加，失稳区域与功率耗散因子变大。Cr5钢高温下最适宜的加工参数区间为：变形温度为1000～1200℃,应变速率为0.03～0.37 s^-1。     

5083铝合金热压缩应力-应变曲线修正与热加工图

在Gleeble-3500热模拟试验机上对圆柱体5083铝合金试样进行温度为300～500℃、应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下的热压缩试验。对实验获得的真应力应变曲线进行摩擦修正,依据摩擦修正后的应力应变曲线计算本构方程,采用包含Zener-Hollomon参数的本构方程描述摩擦修正后的5083铝合金流变应力行为,其热变形激活能为164.17 kJ/mol。根据摩擦修正后的真应力-应变曲线绘制热加工图,随着真应变的增加,失稳区域向着高应变速率、高变形温度区域扩展,5083铝合金适宜热变形工艺参数:变形温度为400～500℃、变形速率为0.01～0.1s~(-1)与340～450℃、变形速率为0.001～0.01 s~(-1)。随着变形温度升高与应变速率降低,晶粒内位错密度减少,主要软化机制逐渐由动态回复转变为动态再结晶。     

铸态纯镍N6的热变形行为及热加工图研究

利用Gleeble-3500热模拟机对铸态纯镍N6在压缩量50%下进行了热压缩试验,研究了在应变速率0.01~10.00 s~(-1)、变形温度800~1200℃下,纯镍N6的高温流变行为。通过热模拟试验得到了纯镍N6在不同温度及应变速率下的真应力-真应变曲线,并根据动态材料模型推导出了热加工图。结果表明,纯镍N6对变形温度及应变速率较敏感,其合理热加工温度范围为1000~1150℃,应变速率为0.01~0.32 s~(-1)。     

W-50%Cu复合材料的高温变形行为及加工图

利用Gleeble-1500热力模拟试验机,在温度为650～950℃、应变速率为0.01～5 s-1、总应变量0.7的条件下,对W-50%Cu复合材料高温塑性变形过程中的动态再结晶行为及其热加工图进行了研究和分析。试验结果表明：W-50%Cu复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;在真应力-应变曲线基础上,建立的W-50%Cu复合材料高温变形本构模型较好地表征了其高温流变特性;同时,利用W-50%Cu复合材料DMM加工图分析了其变形机制和失稳机制,可确定其热加工工艺优先选择变形温度650～700℃、应变速率1～5 s-1或变形温度850～950℃、应变速率0.01～0.1 s-1。     

35%SiCp/Al复合材料的热加工图及变形组织

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对35%SiCp/Al复合材料进行压缩试验,研究其在温度为350～500℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的高温塑性变形行为。由试验得出的变形过程中的应力-应变曲线,建立了功率耗散效率图和热加工图,确定了热加工的稳定区和失稳区,观察分析了加工图中不同区域的显微组织。结果表明:35%SiCp/Al复合材料的流变应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,应力-应变曲线变化主要以动态再结晶为特征。最适合热变形加工的条件是变形温度为370～420℃、应变速率为0.15～1 s~(-1)的区域,加工安全区微观组织明显改善,并出现再结晶晶粒。     

铸态27SiMn钢热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s-1,变形温度为1000~1150℃条件下对铸态27Si Mn钢进行等温恒应变速率压缩试验。通过真应力-真应变曲线,分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响规律,建立了铸态27Si Mn钢热变形时的本构方程和热加工图。结果表明,铸态27Si Mn钢高温变形时的峰值应力随应变速率的增大和变形温度的降低而升高;变形激活能为Q=369.0 k J/mol;热变形失稳区域集中在变形温度1000~1060℃、应变速率为1~10 s-1的区域内;最优热加工条件为变形温度1130~1150℃,应变速率4~10 s-1的区域,此时表现为典型的动态再结晶,对应的峰值效率达到35%。