F700高强钢的力学性能

利用拉伸试验机、霍普金森拉杆装置,对比研究了室温下F700高强钢应变速率在5000 s~(-1)范围内静态与动态下的力学性能。研究表明:F700钢静态时具有良好的塑韧性;F700钢具有应变速率强化效应,应变速率为3300 s~(-1)时,应变速率敏感性开始降低。F700钢吸收能量随应变速率的增加而增加,在应变速率达到4800 s~(-1)后趋于稳定,约245 J/cm~3。通过对试验数据进行本构方程拟合,得到了F700钢室温下应变速率在5000 s~(-1)范围内的Johnson-Cook本构模型。     

M1600钢的动态力学性能

利用分离式Hopkinson杆对一种新型高强度马氏体M1600钢进行了动态拉伸力学性能测试,对M1600钢的应变速率敏感性、动态断裂方式及吸能特点进行了研究,研究结果表明:M1600钢具有一定的应变速率敏感性,且应变速率敏感性随应变速率的增加而逐渐增强。M1600钢的断裂机理会随应变速率的增加发生变化,并影响M1600钢的塑性。当应变速率为3000 s~(-1)时,M1600钢的伸长率最高,为20.5%。在准静态3000~4500 s~(-1)范围内,M1600钢形变吸收的能量随应变速率的提高先增加后减少,应变速率为3000 s~(-1)时,M1600钢吸收能量最多,为321.3 J/cm~3。     

应变速率对机车用钢锻件组织和性能的影响

采用Gleeble-3500热力模拟机分别用0.1、1、10 s~(-1)的应变速率对ZG25MnCrNiMo钢进行了热压缩变形试验,研究了应变速率对试样显微组织和硬度的影响。结果表明,当变形温度低于Ac_1时,试样组织为铁素体+珠光体,应变速率对组织形态影响不大,随着应变速率的增加,显微硬度先升高后降低,但变化幅度很小;当变形温度在Ac_1~Ac_3时,试样组织为索氏体+少量板条马氏体和铁素体,随着应变速率增加,板条马氏体的含量逐渐增加,铁素体含量逐渐减少,显微硬度逐渐升高;当变形温度高于Ac_3时,试样的显微组织为板条马氏体,随着应变速率增加,马氏体组织逐渐粗化,显微硬度降低。     

基于薄壁梁落锤压溃高强钢动态力学性能分析

先进高强钢对汽车的安全性和轻量化具有重要影响,其动态力学性能直接影响到整车碰撞安全。针对汽车用先进高强钢的动态力学性能进行分析,选取双相高强钢HC500/DP780,分别采用普通力学拉伸试验机和液压伺服高速拉伸试验机,获得0.001和0.1 s~(-1)的2种准静态下以及1,10,100,200,500和1000 s~(-1)的6种高应变速率下的单向拉伸试验力学性能,并基于Johnson-Cook方程获得材料的动态力学本构模型。基于薄壁梁落锤压溃试验平台进行压溃性能分析,并采用LS-DYNA进行模拟仿真分析,以此对材料动态力学性能数据及本构模型进行验证分析。结果可知:模型仿真与试验分析的变化趋势基本一致,表明模型仿真的准确性,进而说明材料动态力学性能及本构模型的准确性;随着碰撞速率的增加,管件的吸能比以及载荷比都在减小,这说明碰撞速率对管件的吸能特性有一定影响,随着碰撞速率增加,管件的吸能特性逐渐降低。     

16Cr超级马氏体不锈钢的热变形特性

采用Gleeble3800热模拟试验机对16Cr超级马氏体不锈钢进行高温热压缩试验,测得其高温流变应力曲线。通过双曲正弦模型构建了试验钢的热变形本构方程,获得了该钢的热变形表观激活能Q为533.018 k J/mol。根据材料动态模型绘制试验钢热加工图,结合高温变形后显微组织,确定可行热加工工艺参数:变形温度为925~1025℃,应变速率为0.01~0.1 s~(-1);变形温度为1050~1100℃,应变速率为0.1~10 s~(-1)。此时试验钢组织发生了完全动态再结晶,晶粒明显细化,且对应的能量耗散效率较高。     

DP590钢动态变形行为及本构方程研究

采用ZWICK HTM16020高速拉伸试验机测定了DP590钢在应变速率0. 003～700 s-1范围内的真应力-应变曲线,讨论了应变速率对DP590钢力学行为的影响,并结合数字图像相关法(DIC)和扫描电镜(SEM)对DP590钢的断裂行为进行了研究。结果表明:DP590钢具有明显的应变速率敏感性,随着应变速率的提高,材料强度持续增加,应变速率由准静态(0. 003 s-1)增加到中应变速率(200 s-1)时,材料的屈服强度和抗拉强度增幅最为明显,较准静态下分别增加49. 8%和17. 9%;材料塑性随应变速率增加则呈现先增大后减小的趋势;随着应变速率的提高,试样的宏观拉伸断面形貌由杯锥状向剪切型转变。基于实验结果,为表征DP590钢的动态力学相关特性,采用修正的Johnson-Cook模型建立了描述DP590钢应变速率特性的本构方程。     

马氏体钢MS1180在高应变速率下的力学性能

汽车在轻量化的同时需要保证安全性能,对材料的动态力学性能进行研究与表征,对汽车车身设计及选材具有很重要的指导意义。本文使用高速拉伸试验机对本钢马氏体钢MS1180进行高应变速率拉伸测试,研究了材料应力与应变速率的关系,通过对比分析不同动态本构模型对材料应变率效应和塑性硬化行为的影响,确认了加权组合方式的Swift-Hockett/Sherby模型在描述材料动态力学性能方面的灵活性和准确性。     

奥氏体化温度对轧态C61钢显微组织和力学性能的影响

采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及拉伸试验等研究了不同奥氏体化温度对轧态C61钢的显微组织和力学性能的影响.结果表明:奥氏体化温度为950℃的热处理工艺能使轧态C61钢获得良好力学性能,其抗拉强度、屈服强度、伸长率以及断面收缩率分别为1376 MPa、997 MPa、13.8％、62.5％.随奥氏体化温度升高,试验钢的断裂机制从韧性断裂转变为韧性+准解理断裂,奥氏体化温度为950℃时,断口组织均匀且韧性最好.当奥氏体化温度较低时,显微组织中马氏体板条较细小,随着温度的升高,马氏体板条束宽度增大,导致轧态C61钢强度、硬度降低.奥氏体化温度对钢中残留奥氏体含量有所影响,在1000℃时残留奥氏体最多、硬度最低.     

回火工艺对E690高强钢组织与力学性能的影响

采用显微组织观察、拉伸试验、冲击试验、硬度测试等研究了不同温度回火对E690高强钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:920℃淬火态E690钢组织主要为板条马氏体,板条组织较为细密。再进行560～680℃回火试验,随着回火温度的升高,E690钢板条马氏体减少,板条界面变得模糊。随着回火温度的升高,E690钢的屈服强度、硬度逐渐下降,-40℃低温冲击功先升高后降低再升高。560℃回火的E690钢屈服强度、硬度最高,分别达到786 MPa、293 HV。600℃回火的E690钢低温冲击功最高,达到196 J。     

基于热成形-淬火一体化工艺的7075-T4铝合金板材的高温流变及断裂行为研究

模拟了7075-T4铝合金板材的热成形-淬火一体化工艺并进行了高温拉伸试验,以研究合金的高温力学性能和断裂机制。结果表明:在应变速率和温度共同主导下,随着初始拉伸温度的升高,合金的抗拉强度由淬火态的397. 0 MPa下降到了440℃时的68. 3 MPa,断后伸长率由淬火态的15%缓慢升高到了440℃时的26. 1%;在0. 01 s~(-1)以上较高应变速率下,合金的抗拉强度随着应变速率的增大而升高;在0. 01 s~(-1)以下较低应变速率下,合金的抗拉强度随着应变速率的增大而降低。当沿轧制方向拉伸时,合金的抗拉强度和断后伸长率均高于沿与轧制方向呈45°和90°方向拉伸的合金,具有明显的各向异性特征。此外,合金的切向韧性与颈缩延性断裂转折温度约为358℃,断裂机制为微孔聚集型断裂。     

马氏体与铁素体双相低碳钢形变与断裂过程的观察

利用扫描电镜及其动态拉伸装置,对具有板条马氏体和铁素体双相钢组织的断裂过程进行了研究.结果表明,在拉伸应力作用下,裂纹在马氏体与铁素体界面及不同马氏体取向界面处成核,或者由于马氏体板条的断裂而产生.断裂系主裂纹钝化和微裂纹长大,最后沿强烈剪切形变带迅速连接所致.其微观形态为塑坑断口,属延性断裂机制.     

DEFORMATION AND FRACTURE BEHAVIOUR OF LOW CARBON MARTENSITE-FERRITE DUAL-PHASE STEEL

利用扫描电镜及其动态拉伸装置,对具有板条马氏体和铁素体双相钢组织的断裂过程进行了研究.结果表明,在拉伸应力作用下,裂纹在马氏体与铁素体界面及不同马氏体取向界面处成核,或者由于马氏体板条的断裂而产生.断裂系主裂纹钝化和微裂纹长大,最后沿强烈剪切形变带迅速连接所致.其微观形态为塑坑断口,属延性断裂机制.     

铸造冷却速率对CB2钢微观组织和力学性能的影响

采用SEM、TEM和拉伸试验机研究了铸造冷却速率对CB2钢的显微组织和力学性能的影响,分析不同冷却速率对CB2钢中夹杂物的含量、马氏体板条的宽度、析出相的形态和δ铁素体的含量的影响。研究发现:CB2-F和CB2-S钢的夹杂物比例分别为0.196 9%和0.0655 6%;两种钢的马氏体板条平均宽度分别为268.90 nm和301.46 nm;较大的冷却速率能够细化钢中的M_(23)C_6相,并能够减少室温下钢中δ铁素体的含量。较高的冷却速率可以提高CB2钢的强度。此外,在回火后的CB2-S钢的δ-铁素体中观察到长度约为100 nm,直径约为20 nm的M_3C相。δ-铁素体的存在降低了CB2-S钢的析出强化和位错密度。     

高应变速率拉伸条件下TWIP钢动态力学性能与组织演变规律的研究

利用Hopkinson拉杆在高应变速率下对TWIP钢进行了动态力学性能研究。基于动态力学实验数据,优化了材料的动态本构关系Johnson-Cook模型中的相关参数。采用金相显微镜、扫描电镜等对动态拉伸变形后TWIP钢的组织演变进行了研究。分析了TWIP钢的动态TWIP效应机理。结果表明:TWIP钢表现出较为明显的应变速率效应,即随应变速率的提高,材料的强度、塑性和能量吸收值均增加。获得了TWIP钢的组织演变规律。得到了TWIP钢在高应变速率下合理自洽的动态力学本构方程。得出了TWIP钢的动态TWIP效应机理。     

回火温度对NHL10耐候高强度螺栓钢组织和力学性能的影响

对NHL10耐候高强度螺栓钢进行了875℃水淬和400～650℃回火。检测了钢的显微组织和力学性能。结果表明:随着回火温度的升高,钢的显微组织由回火托氏体转变为回火索氏体,碳原子向马氏体板条边界聚集、球化;马氏体板条束的平均尺寸逐渐增大,大角度晶界数量增多,钢的屈服强度与马氏体板条束、板条块结构尺寸的-1/2次方呈线性关系。经875℃水淬和500℃回火的钢的力学性能满足10. 9S级高强度螺栓的要求。     

基于正交实验法的BS960E高强钢的淬火工艺优化

基于正交实验法研究了淬火过程中加热速率、保温温度、保温时间和冷却速率等参数对BS960E贝氏体高强钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,淬火后BS960E钢的组织均为板条马氏体;通过正交实验法设计的淬火工艺获得最小平均晶粒尺寸的最优参数组合为：加热速率50℃/s、保温温度920℃及保温时间2 min;获得最大维氏硬度的最优参数组合为：加热速率50℃/s、保温温度1010℃、保温时间2 min及冷却速度100℃/s。通过增设对照实验组验证了正交实验法的正确性,正交实验设计的试样最小平均晶粒尺寸为6.36μm,马氏体板条群、马氏体板条块和马氏体板条分别为5.2μm、1.24μm和336.3 nm。正交实验设计的试样最大硬度为424.3 HV,马氏体板条群、马氏体板条块和马氏体板条分别为8.5μm、1.65μm和333.5 nm。相比于前者,后者在冷却速率相同(100℃/s)的情况下,由更高的温度(1010℃)降低至室温,产生了更大的过冷度,马氏体相变驱动力增加导致位错密度增加,大角度晶界占比由70.5%提高至83.3%,因此硬度更高。     

E36船板钢动态再结晶行为研究

利用MMS-200热模拟试验机对E36船板钢进行单道次压缩试验,研究了试验钢在变形温度850~1100℃,应变速率为0.01~1s~(-1)条件下的动态再结晶行为。结果表明,E36船板钢在变形过程中发生了动态再结晶,且随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶越易发生。通过计算得到的试验钢的变形激活能为373.78kJ/mol,并由此建立了试验钢的本构方程及动态再结晶临界应变模型,为试验钢热变形工艺参数的制定提供了理论支持。     

铸态42CrMo钢高温拉伸变形中工艺参数和动态再结晶对空洞演化的影响及微观损伤机理分析北大核心CSCD

用热模拟实验机对铸态42CrMo钢进行高温拉伸实验,分析了断口及断口附近的微观组织、空洞演化与温度、应变速率及应变之间的关系,探讨了工艺参数和动态再结晶行为对空洞演化的影响,研究了铸态42CrMo钢的微观损伤机理。结果表明:铸态42CrMo钢的变形温度控制在1423~1473 K,并控制应变速率和应变,可以抑制高温拉伸变形中的空洞萌生、长大和聚集;发生动态再结晶行为时,微空洞不易形核和长大,空洞之间聚集的间距减小,增加了断裂应变;铸态42CrMo钢高温拉伸变形过程中,氧化硅、硫化锰、氧化铝和氧化钙等夹杂物的脱落或破裂导致空洞形核,且马氏体晶粒之间也可形核。     

应变速率对DP780钢激光焊接接头动态变形行为的影响

研究了应变速率对DP780钢激光焊接接头的拉伸性能及变形行为的影响规律和机制.结果表明,与母材相比,DP780钢激光焊接接头的变形行为对应变速率更敏感.随应变速率的增加,DP780钢激光焊接接头的强度提高,塑性呈现整体下降趋势.在较低应变速率(10~(-1)s~(-1))条件下,随应变速率增加,焊接接头的强度有所提高,但变化幅度不大,塑性降低较明显;当应变速率超过10~1s~(-1)后,强度的提高幅度增大,而塑性在应变速率10~1—10~2 s~(-1)范围内有所恢复后再降低.DP780钢激光焊接接头拉伸变形过程中宏观力学行为的应变速率敏感性主要取决于DP780钢母材在不同应变速率下变形行为及机制的改变.随应变速率的增加,DP780钢激光焊接接头断裂位置距焊缝中心线的距离显著降低,断裂位置由母材区转移至热影响区的软化区.动态载荷下,DP780钢激光焊接接头不同区域组织塑性变形行为应变速率依存性存在差异,是焊接接头断裂位置表现出明显应变率效应的本质原因.     

多道次温轧TC4钛合金超塑性变形行为与断裂机制

在温度为700~870℃和应变速率为0.001~0.01s~(-1)条件下对多道次温轧TC4钛合金板材进行超塑性拉伸试验,研究该合金的低温超塑性变形行为与断裂机制。发现最佳超塑性变形条件为800℃,0.001s~(-1),试验获得的最大伸长率为1 550%。在温度为700℃、应变速率为0.001s~(-1)和0.01s~(-1)时,伸长率分别为576%和356%。多道次温轧形成的细小晶粒、破碎弥散分布的β相以及变形过程的动态再结晶均有利于提高合金的超塑性。合金的应变速率敏感系数m值随温度升高而增加;在800℃和870℃超塑性变形时的激活能分别为226.8和220.2kJ/mol,在700℃时激活能增大到377.5kJ/mol。合金超塑性断裂是由内部孔洞长大连接和外部缩颈共同作用导致的。