35CrMo钢动态再结晶的实验研究与数值模拟

通过单道次压缩试验,并结合动态再结晶唯象理论,获得35CrMo钢动态再结晶数学模型,同时应用MARC软件对动态再结晶过程进行数值模拟,与实验结果比较可得出,该模型能较精确地反映动态再结晶规律。     

基于热力耦合的42CrMo曲轴预成形动态再结晶模拟分析

利用刚粘塑性有限元与动态再结晶演化热力耦合的方法,进行了42CrMo曲轴预成形过程变形与动态再结晶的热力耦合模拟,分析发现曲轴锻件内部有50.280%的区域完全动态再结晶,即获得锻造改性,约有11%的区域动态再结品体积分数为86%.同时选取了曲轴的一个平衡块,分析了平衡块部位动态再结晶晶粒的分布规律,模拟发现细晶区主要分布在等效应变较大的心部、挨着毛边的区域,而粗晶区分布在平衡块的上下两侧区域.     

形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响

以热物理模拟试验为基础,得到42CrMo钢发生动态再结晶的数学模型。采用热-力耦合的弹塑性有限元法对42CrMo钢圆柱试样的热变形过程进行了数值模拟,讨论了形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响。模拟结果表明,热变形过程中,试样各部位变形不均,心部的等效应变最大,变形不均匀性在950℃附近达到最大值;试样各部位的等效应力大小分布不均,其最大值在低温时一般出现在心部与粘着区/自由变形区的交界处,高温时一般出现在粘着区;动态再结晶分数随着形变温度升高而增大,当形变温度较低、压下量较大时也会发生较大程度的动态再结晶;试样各部位的动态再结晶晶粒大小分步不均,再结晶晶粒随形变温度升高而迅速粗化。     

GH4169惯性摩擦焊接过程动态再结晶组织演化的数值模拟

利用MSC.Marc的热力耦合弹塑性有限元模拟技术,建立了GH4169环形件惯性摩擦焊接过程的二维热力耦合有限元模型。考虑到惯性摩擦焊接过程中的温度变化,采用叠加原理对Na Y S建立的GH4169动态再结晶数学模型进行调整。借助MSC.Marc二次开发,将动态再结晶数学模型和有限元模型相结合,对惯性摩擦焊接过程中GH4169合金的动态再结晶组织演化进行数值模拟,得到了焊接过程中的动态再结晶分数和平均晶粒尺寸分布。对接头的宏观形貌和焊缝区的微观组织进行观察分析,发现模拟结果与实验结果吻合较好。     

GCr15钢动态组织演化的实验研究与数值模拟

通过在Gleeble-3800热力模拟实验机上进行单道次压缩试验,分析了GCr15钢的动态组织演化特点。实验结果表明,变形试样组织分布不均匀;在一定应变速率下,温度升高,动态再结晶晶粒增大,且应变速率越高,增长趋势越慢;在一定温度下,升高应变率会使动态再结晶晶粒变小,但这种趋势在较高的温度下才比较敏感。通过回归分析,得到了GCr15的动态组织演化模型,将其耦合到MSC.Marc软件子程序中计算,模拟了应变、动态再结晶份数及平均晶粒尺寸分布。模拟的晶粒尺寸和测量晶粒尺寸吻合较好。     

AF1410钢动态再结晶行为研究

根据AF1410钢本征特性及热压缩模拟试验结果,建立了动态再结晶模型。根据动态再结晶模型,运用DEFORM软件对合金双锥试样热压缩过程进行模拟,并与双锥试样热压缩实验结果进行对比和验证分析。结果表明,试验结果与模拟计算结果相符性较好,基于AF1410钢高温变形动态再结晶模型的有限元模拟对其热变形过程中的再结晶程度有较好的预测性。     

F35MnVN非调质钢动态再结晶模型

采用Gleeble-3800热模拟实验机,对F35MnVN非调质钢进行单道次压缩实验,获得不同变形条件下的流动应力-应变曲线。通过所获得的应力-应变曲线,间接计算出动态再结晶百分数离散的多个点,由Marquardt法确定模型系数,得出F35MnVN非调质钢动态再结晶百分数模型。通过金相实验,获得热模拟实验后试样的晶粒尺寸,通过线性回归得出晶粒尺寸模型,实验所得数据点线性相关性较好。该模型可用于材料热变形过程中的数值模拟,以改善热加工工艺参数。     

10钢热变形过程动态再结晶行为

在Gleeble-1500热模拟实验机上进行单道次压缩实验,试样的尺寸为Φ10 mm×15 mm,压缩变形温度为900～1200℃,应变速率为0.01～10 s-1,压缩量为63.2％(真应变为1.0).结果表明:10钢在高温单道次压缩实验过程中应力随着变形温度的升高而降低,随着应变速率的升高而升高,且在热变形过程中发...     

基于热力耦合的42CrMo支撑座成形动态再结晶模拟分析

在综合考虑了成形、热传导、产热及动态再结晶的情况下,采用了刚粘塑性有限元与动态再结晶演化热力耦合的方法,建立了宏观与微观相结合的工艺模型,对42CrMo钢支撑座进行了锻造过程变形和动态再结晶的热力耦合模拟。结果表明:在宏观上,支撑座制件成形良好;从微观角度分析,晶粒尺寸介于18.6～22.1μm的金属所占体积百分比最大,为28.962%;约有67.244%的金属发生了完全动态再结晶。此外还分析了该锻件的一个重要受力截面,该截面内部晶粒尺寸较锻件顶部与底部的晶粒尺寸略大些,这是由于内部长时间高温使得晶粒二次长大。     

35CrMo结构钢的热变形行为

通过对奥氏体再结晶行为的研究得到35CrMo钢发生动态再结晶的形变条件为:形变温度T>1000℃,应变速率ε≤1/s.描述动态再结晶动力学方程f=1-exp(-b(Z)tn(Z))中的系数b和n与变形参数Z有关.计算值与实测值较为吻合.通过非线性回归得到35CrMo钢的动态再结晶晶粒尺寸的关系式为:DDRX=2.25 × 104Z-0.22.通过双道次压缩和单道次压缩保温实验,得出35CrMo钢静态再结晶激活能和动力学方程.     

Investigation and Modeling of Austenite Grain Evolution for a Typical High-strength Low-alloy Steel during Soaking and Deformation Process

The final mechanical properties of components greatly depend on their grain size. It is necessary to study the grain evolution during different thermomechanical processes. In the study, the real-time austenite grain evolution of a high-strength low-alloy (HSLA) steel during the soaking process is investigated by in situ experiments. The effects of different deformation parameters on the dynamic recrystallization (DRX) kinetic behaviors are investigated by hot compression experiments. Based on the observations and statistics of the microstructures at different thermomechanical processes, a unified grain size model is established to evaluate the effects of soaking parameters and deformation parameters on the austenite grain evolution. Also, the DRX kinetic model and critical strain model are established, which can describe the effects of the soaking process on the DRX kinetics process well. The established grain size model and DRX kinetic model are compiled into the numerical simulation software using Fortran language. The austenite grain evolution of the material under different deformation conditions is simulated, which is consistent with the experimental results. It indicates that the established model is reliable, and can be used to simulate and predict the grain size during different thermomechanical processes accurately.     

SA508-3钢动态再结晶过程的相场模拟

采用多相场(Multi-phase-field,MPF)模型模拟动态再结晶晶粒的生长过程,并用Kocks-Mecking(KM)方程模拟其力学行为。用热力模拟机对SA508-3钢进行了不同温度和应变速率下的热压缩试验,从热压缩流动应力-应变曲线中提取SA508-3钢动态再结晶特征参数并用于计算动态再结晶模型参数。利用所得参数对SA508-3钢的动态再结晶过程进行了多相场模拟,预测了热塑性变形过程中的组织演变和真应力-真应变曲线,与试验结果吻合较好。试验和数值结果均表明,流动应力随应变速率的增大及变形温度的降低而增大。本文的方法可用于研究其它材料的动态再结晶行为,为优化热锻工艺提供指导。     

TC21钛合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟

为研究热加工工艺不同变形参数对TC21钛合金塑性成形过程中微观组织的影响,本文利用Gleeble-3500型热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC21钛合金在不同变形条件下的热变形行为;并以TC21钛合金在热压缩过程中微观组织演变为基础,通过对TC21钛合金的位错密度模型、再结晶形核和晶粒长大模型的推导,建立了元胞自动机模型,并基于元胞自动机模型对TC21钛合金β单相区变形过程中的动态再结晶行为进行了模拟和验证。结果表明：该合金的流变应力随着温度的降低和应变速率的升高而增大;结合元胞自动机模拟结果分析得,在β单相区内该合金动态再结晶体积分数与变形温度成正比,而与应变速率成反比。     

34CrNi3Mo钢高温变形行为与Zener－Hollomon因子的关系

通过热模拟压缩试验，研究了３４ＣｒＮｉ３Ｍｏ合金结构钢在温度８４０～１２００℃，变形速度０．１～８０Ｓ~（－１）变形条件下的热压缩行为。获得了３４ＣｒＮｉ３Ｍｏ钢的变形激活能及峰值流动应力（σ_ｐ）、发生动态再结晶的临界条件（包括临界因子Ｚ_ｃ和临界应变ε_ｃ）和再结晶晶粒大小（ｄ）与Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ因子Ｚ的关系，并给出了回归公式。     

减振钢板拉深变形的有限元数值模拟

采用有限元软件MSC．Marc基于拉格朗日的弹塑性本构方程,对减振钢板的拉深变形进行了数值模拟。模拟中特别考虑了接触边界条件和材料特性。得出了变形过程中的应力应变状态和错动量分布,以及影响错动量的因素。为减振钢板的成形工艺设计提供了理论基础。     

35CrMo钢组织遗传消除工艺研究

通过对船用长轴类大锻件的热处理工艺研究得知,采用临界区高温侧正火热处理工艺可以有效消除35CrMo钢组织遗传现象,细化晶粒。