Cr8钢的动态再结晶行为及组织转变

利用Gleeble-3500热/力模拟试验机对Cr8支承辊用钢在应变速率0.01～1s-1、变形温度950～1 200℃条件下进行了热压缩变形试验,研究了其热变形力学行为和再结晶规律,并对该钢热变形后的显微组织及物相变化进行了分析。结果表明:在应变速率较低为0.01s-1,当变形温度低于1 050℃时,Cr8钢热变形后的组织主要为动态回复型,当变形温度高于1 100℃时,热变形后的组织为动态再结晶型,且随着变形温度的升高,动态再结晶晶粒逐渐长大;当应变速率增加到0.1s-1时,热变形后的组织在温度低于1 050℃时为动态回复型,在温度高于1 100℃时为动态再结晶型;当应变速率增加到1s-1时,变形温度高于1 050℃时,热变形后的组织即发生了明显的再结晶,奥氏体晶粒大部分已长成为等轴的再结晶晶粒;Cr8钢热变形后的物相主要为α-Fe和γ-Fe,显微组织主要为马氏体和残余奥氏体。     

7B04包铝复合板热变形行为及其对组织演变的影响

利用热模拟实验研究7B04包铝复合板在变形温度为380~450℃和应变速率为0.1~30 s^-1的热压缩性能,结果表明:随着真应变的增加,热加工图失稳区逐渐向高应变速率区域扩展。最适宜的热加工区域为:温度380~410℃,应变速率5~30 s^-1。采用EBSD技术对变形后的组织进行表征,结果表明:随着温度的增加和应变速率的降低,再结晶晶粒趋向于晶界平直化及晶界取向差逐渐增加的方向演变。包铝层在变形过程中主要发生连续动态再结晶,而7B04基体中同时存在不连续动态再结晶、连续动态再结晶(含几何动态再结晶)。材料最佳的热变形温度为410℃和应变速率10 s^-1,此时7B04基体和包铝层的晶粒尺寸均保持在较小的范围内。     

Microstructure evolution during dynamic recrystallization of hot deformed superalloy 718

Microstructure evolution during dynamic recrystallization (DRX) of superalloy 718 was studied by optical microscope and electron backscatter diffraction (EBSD) technique. Compression tests were performed at different strains at temperatures from 950 °C to 1120 °C with a strain rate of 10⁻¹ s⁻¹. Microstructure observations show that the recrystallized grain size as well as the fraction of new grains increases with the increasing temperature. A power exponent relationship is obtained between the dynamically recrystallized grain size and the peak stress. It is found that different nucleation mechanisms for DRX are operated in hot deformed superalloy 718, which is closely related to deformation temperatures. DRX nucleation and development are discussed in consideration of subgrain rotation or twinning taking place near the original grain boundaries. Particular attention is also paid to the role of continuous dynamic recrystallization (CDRX) at both higher and lower temperatures.     

The microstructure evolution and nucleation mechanisms of dynamic recrystallization in hot-deformed Inconel 625 superalloy

Hot compressions tests of Inconel 625 superalloy were conducted using a Gleeble-1500 simulator at different strains between 900 °C and 1200 °C with a strain rate of 0.1 s⁻¹. Optical microscope, transmission electron microscope and electron backscatter diffraction technique were employed to investigate the microstructure evolution and nucleation mechanisms of dynamic recrystallization. It was found that both the size and fraction of dynamically recrystallized grains increase with increasing deformation temperature. However, the size of dynamically recrystallized grains almost remains constant with increasing deformation strain. The dominant nucleation mechanism of dynamic recrystallization in Inconel 625 superalloy deformed at 1150 °C is the discontinuous dynamic recrystallization, which is characterized by the bulging of the original grain boundaries accompanied with twining. The continuous dynamic recrystallization characterized by progressive subgrain rotation occurs simultaneously in dynamic recrystallization process, although it can only be considered as an assistant nucleation mechanism at the early stage of hot deformation.     

Influence of dynamic restoration mechanisms on the hot workability of Waspaloy and concentrated FCC alloys

During torsional deformation in the temperature range BOO-1200°C, and strain rate range 0.1-7.0 s^-1, Waspaloy exhibited high strain hardening and low ductility up to 950°C and rapidly rising ductility above that, as a result of undergoing dynamic recrystallization. Above 950°C, the strain rate was related to the stress exponentially and to the temperature through an Arrhenius relationship with an activation energy of 410 kJ/mole. Microstructural studies showed that dynamically recrystallized grains formed, containing a substructure which persisted without change in dimension during the steady-state region. The dynamic recrystallization resulted in a movement of the grain boundaries away from the cracks and pores, thus slowing down their growth and providing high ductility.     

低碳钢奥氏体再结晶模型的建立

为了描述低碳钢变形过程的组织演化,建立了一套完整的奥氏体动态再结晶、静态再结晶、亚动态再结晶模型.本文利用Gleeble试验机研究不同初始晶粒度、变形温度、应变和应变速率对奥氏体再结晶量和晶粒尺寸变化的影响.流变应力模型考虑了变形条件对模型系数的影响.利用测得的应力-应变曲线及晶粒度由多元非线性回归得出了奥氏体再结晶模型系数,并且由模型计算的峰值应变、稳定应变、硬化区流变应力、再结晶体积分数、晶粒尺寸和实际接近.     

Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为

为了探究Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为,在变形温度为1 123~1 423 K,应变速率0.01,0.1,1,10 s-1,真应变为0.6的条件下利用Gleeble-1500热模拟实验机进行热压缩模拟实验,通过实验机记录温度、真应力与真应变的关系,观察组织形貌演变规律.结果表明:流变应力曲线分为3个阶段,即加工硬化、动态软化及稳定流变应力;当变形温度升高和应变速率下降时,峰值应力及其所对应的临界应变减小,说明更容易发生动态再结晶;在变形初期ε0.1时,流变应力曲线出现应变增加而应力几乎保持不变的类屈服平台;压缩后的组织为奥氏体/铁素体双相组织,动态再结晶先在铁素体内部发生,随后由奥氏体承担;随着变形温度的升高和应变速率的下降,晶粒尺寸细化并趋于均匀,说明动态再结晶完成的更充分;本实验钢在本文处理工艺及0.6真应变下的最佳热加工工艺参数区间为1 250~1 400 K,应变速率为0.03~0.3 s~(-1);受合金元素影响,实验用钢的表观应力指数和热变形激活能分别为4.588 9和250.6 k J/mol,本构方程为ε·=6.20×10~9[sinh(0.009σ)]~(4.588 9)exp(-(250 601)/(8.314T)).     

高速钢高温变形再结晶规律研究

本文研究了W9Mo~3Cr~4V钢的热变形奥氏体动态再结晶规律。结果表明:由于形变诱发析出碳化物的影响,W9Mo~3Cr~4V钢热变形奥氏体动态再结晶方式与低碳低合金钢的晶界弓出机构和晶界生核机构不同,是通过亚晶合并形成再结晶晶粒的,即亚晶合并机构。当形变速率较低时,可由亚晶粒直接形成再结晶晶粒。形变温度和形变速率对W9Mo~3Cr~4V钢热变形奥氏体动态再结晶影响比较复杂,不能简单地用Z参数来统一描述。     

热压缩过程中2205双相不锈钢的组织演变和软化机制

在不同变形温度和应变速率条件下对2205双相不锈钢进行高温压缩实验,研究了变形温度、应变速率和变形量对其显微组织中铁素体和奥氏体两相的影响,分析了高温变形软化机制。结果表明：随着变形温度的提高这种钢的峰值应力及其对应的应变逐渐减小。随着变形温度从850℃提高到950℃,2205双相不锈钢显微组织中的铁素体向奥氏体的转变占主导地位;变形温度高于950℃时,随着变形温度的提高铁素体与奥氏体之间的强度水平之差逐渐减小,显微组织中的奥氏体向铁素体的转变占主导地位。在本文的热变形条件下2205双相不锈钢的显微组织中铁素体呈现出与奥氏体不同的软化机制,铁素体的软化机制为动态回复和动态再结晶,而奥氏体因层错能较低其软化只能通过有限程度的动态回复进行。     

Metadynamic recrystallization of 300M steel after isothermal compression

Isothermal compression tests of 300M steel were performed on a Gleeble-1500 thermo-mechanical simulator at deformation temperatures ranging from 1173 to 1373 K, strain rates ranging from 0.1 to 5.0 s^?1, and a strain of 0.69. Metadynamic recrystallization and grain growth after complete metadynamic recrystallization were investigated by isothermal compression with different inter-pass times. It was found that the inter-pass time, deformation temperature and strain rate markedly affected the austenite grains size of metadynamic recrystallization. The austenite grain size model and grain growth model of metadynamic recrystallization were determined based on the results of quantitative grain size. A good agreement between the predicted and measured austenite grain size and grain growth of metadynamic recrystallization was obtained, and the present models were effective to predict the austenite grain size and grain growth of metadynamic recrystallization in the isothermal compression of 300M steel.     

ZK60和ZK60-1.0Er镁合金热压缩变形和加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对ZK60和ZK60-1.0Er镁合金进行了热压缩实验,分析了合金在温度为160~420℃,应变速率为0.0001~1.0s-1条件下的流变应力变化特征。结果表明:两种镁合金在热压缩过程中的流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增加,在流变应力达到峰值后随即进入稳态流变;稀土Er的加入使得平均变形激活能珚Q值由183kJ/mol降到153kJ/mol,应力指数n值由6提高到8;发生动态再结晶的临界应力σc值随变形温度升高和应变速率降低而降低,在420℃/1.0s-1高温高应变速率时,稀土Er的加入使得ZK60镁合金发生动态再结晶的临界应力值σc由76MPa降到50MPa。通过动态模型构建热加工图并结合金相组织观察可知:稀土Er的加入缩小了ZK60镁合金的热加工失稳区,增加了热加工安全区的功率耗散效率峰值η_(max),由35%增大到45%,促进了动态再结晶晶粒的形核,但抑制了再结晶晶粒的长大。     

含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金的热变形行为和微观组织

采用热模拟实验对含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金在应变速率为0.001～10s-1、变形温度为380～470℃的条件下进行了热压缩实验.研究了实验合金的流变应力行为和微观组织演变.结果表明:流变应力随变形温度升高而下降;随应变速率增加峰值应力也相应增加.随变形温度升高和应变速率降低,合金动态再结晶的程度加深,亚晶尺寸变大.含Sc超高强Al-Zn-Cu-Mg-Zr合金,形成了Al3Sc弥散相,该相可强烈抑制再结晶.合金主要软化机制为动态回复伴随动态再结晶.     

Mg-9Al-3Si-0.375Sr-0.78Y合金的热变形行为及本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对Mg-9Al-3Si-0.375Sr-0.78Y合金试样进行等温恒应变速率压缩实验,研究其在温度250~400℃、应变速率0.001~10s~(-1)条件下的热变形行为。结果表明:在热变形过程中,峰值应力随着应变速率的降低和温度的升高而减小,且峰值应力对应变速率的敏感性随着变形温度的下降而增强。建立了考虑应变的热变形Arrhenius本构模型,模型精度良好,在300,350℃及0.001~10s~(-1)范围内,模型的平均绝对误差分别为1.57%和1.76%;合金的平均变形激活能为183.58k J/mol,平均应变速率敏感指数为0.1616。热变形过程中,α-Mg相呈现明显的动态再结晶特征,β-Mg₁₇Al₁₂相尺寸减小且分布均匀,初生Mg_2Si相较小。在低温(250~300℃)变形时,动态再结晶仅发生在晶界处。在高温(350~400℃)变形时,初生α-Mg晶粒发生了明显的动态再结晶。随着温度的增加和应变速率的降低,再结晶程度提高,再结晶晶粒逐渐长大。     

奥氏体动态再结晶组织对马氏体相变的影响

采用电阻测量和Ｘ射线衍射分析方法，研究了Ｆｅ－３２Ｎｉ合金高温变形奥氏体动态再结晶组织对马氏体相变开始温度Ｍｓ点和一定深冷处理温度下马氏体生成量的影响。与静态再结晶组织相比，动态再结晶晶粒组织不均匀，其位错亚结构也不均匀。具有位错密度梯度分布的成长中的动态再结晶晶粒晶界附近含有少量的易移动位错，促进马氏体的形核，提高Ｍｓ点及其Ｍｓ点以下较高温度区域墨迹初期的马氏体生成量，但是对于较低温度区域转变后     

3003铝合金动态再结晶实验研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10.0s-1的高温等温压缩实验,由真应力-真应变曲线计算应变硬化速率,并采用截线法测量热压缩后平均晶粒尺寸,结果表明:3003铝合金动态再结晶临界应变εc随着Z参数的增大而提高,合金发生动态再结晶的临界条件为:...     

ZK60镁合金的热压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机在温度250～400℃、应变速率0.001～1s-1、最大变形程度105%的条件下对ZK60镁合金进行了高温压缩模拟实验研究。分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,计算了变形激活能和应力指数,并观察了热压缩变形过程中组织的变化。结果表明,合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加,随温度的升高而减小;在给定的变形条件下,计算出合金的变形激活能为63～130kJ/mol,应力指数为2.78～3.79;降低变形温度和提高应变速率可使再结晶晶粒的平均尺寸减小。     

一定条件下Al-Mg-Si-Ti合金动态再结晶的临界应变研究

在变形温度为350~510℃、应变速率为0.001~10s-1条件下,在Gleeble-3500热模拟实验机上对AlMg-Si-Ti合金进行等温热压缩实验,以实验所得数据为基础,结合变形微观组织,确定了Al-Mg-Si-Ti合金热变形时发生动态再结晶的条件,建立了Al-Mg-Si-Ti合金动态再结晶峰值应变模型。采用加工硬化率的方法,利用lnθ-ε曲线的拐点特征和-(lnθ)/ε-ε曲线的极小值判据对再结晶峰值应变与临界应变关系进行了研究。结果表明:AlMg-Si-Ti合金热变形时在变形温度430~510℃、应变速率0.001~0.1s-1发生动态再结晶。Al-Mg-Si-Ti合金发生动态再结晶时的临界应变随应变速率的增大而增加,随变形温度的升高而降低。临界应变与峰值应变满足关系:εc=0.88εp。     

5083铝合金的热变形组织演变及晶粒度模型

通过等温压缩实验、光学显微镜与透射电镜研究了变形温度300~450℃、应变速率0.01~1s-1、真应变0.36~1.2范围内变形条件对5083铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:升高热变形温度或降低应变速率均可促进5083铝合金的动态再结晶发生,使变形后5083铝合金位错密度降低,再结晶晶粒尺寸增大;随着应变量的增加,变形后合金的位错密度降低,动态再结晶程度增大。根据唯象理论的指数模型,利用线性回归方法建立了5083铝合金动态再结晶晶粒度模型,模型计算值与实测值吻合良好,平均相对误差仅为4.6%。     

奥氏体不锈钢热轧加工性能的数学模型研究

钢的热加工性能是钢的热轧工艺设计的基础.奥氏体钢在热加工中涉及到众多的物理现象,如动态回复、动态再结晶、静态回复、亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大.一个优秀的描述钢的热加工性能的数学模型可以优化热轧工艺,提高生产效率,改善产品质量.综述了奥氏体不锈钢在热加工中发生的各类物理现象及其相对应的数学模型,讨论了变形温度、变形参数与流变应力、再结晶以及再结晶晶粒度之间复杂的关系,并分析了在工业多道次轧制工艺中,如何应用这些数学模型模拟和预测轧钢过程中残余应变和其内部组织的演变过程.     

合金元素对热变形奥氏体再结晶的影响

为了突出合金元素对再结晶模型的影响,以Avrami方程为动力学基础,对现有模型进行修正,建立了热变形奥氏体再结晶动力学模型,确定动态、静态再结晶分数与温度、变形条件和化学成分的函数关系,并采用单道次和双道次压缩实验验证了Si-Mn钢和Nb-V钢再结晶动力学模型.结果表明:低合金和微合金元素均能抑制再结晶的发生,使流变应力增高;计算值和测量值吻合得很好,充分证明了模型的准确性.