相变对22CrMo钢淬火应力影响的数值模拟

利用有限元法和热弹塑性理论,结合马氏体相变动力学方程,对22CrMo钢圆柱体试样在淬火过程中的温度场、组织场和应力场进行数值模拟分析,重点模拟分析了试样表面和心部在淬火过程中应力的变化及马氏体相变对淬火应力的影响。模拟发现,相变对淬火应力影响比较明显。在一定条件下,在油中淬火,组织应力对淬火应力分布的影响要远大于热应力的影响,最终试样的淬火残余应力将以表层为拉应力而心部为压应力的组织应力形式存在。通过对残余应力的测量结果表明,计算结果与实测值相吻合。     

热处理工艺对低碳硅锰TRIP钢力学性能的影响

低碳硅锰钢经临界区等温淬火，残留有大量的奥氏体。该钢在Ma～Md温度之间形变，因钢中大量稳定的残余奥氏体的应变诱导马氏体相变和相变诱发塑性(TRIP)，可获得高的强度、塑性以及良好的强度与塑性的配合。通过对其力学性能测试与显微组织分析，对低碳硅锰钢热处理工艺及钢中残余奥氏体的相变诱发塑性行为进行了探讨。结果表明：钢在400℃等温淬火的热处理工艺，所获得的力学性能最佳。     

Cr5支承辊用钢马氏体相变的相变塑性研究

以Cr5支承辊用钢为研究材料,采用热模拟实验对单轴应力作用下马氏体相变的相变塑性进行了研究。介绍了从径向膨胀曲线分离出相变塑性应变的数据处理方法,并讨论了该方法带来的误差,分析了马氏体相变动力学对实验结果的影响。实验结果表明,在Cr5支承辊用钢马氏体相变结束时,相变塑性应变与应力成线性关系,Greenwood—Johnson模型中的相变塑性参数是与应力无关的常数。     

应力应变对马氏体相变动力学及相变塑性影响的研究

针对应力应变对马氏体相应动力学及相变塑性的影响进行了研究。得到了应力作用下相变动力学和相变塑性的计算模型，而且发现相变前预应变限制了相变塑性的数量和相变反应的速度，使之不能用弹性状态下得到的模型进行简单的外推，并利用应力应变诱导相变，母亲上强化等理论进行了解释。     

粒状组织的相变残余应力

在假设马氏体岛形态和分布的基础上,采用有限元法计算了粒状组织形成过程中的相变残余应力,并讨论了相变残余应力对宏观变形行为的影响.结果表明:粒状组织形成过程中,奥氏体转变为马氏体后将在铁索体基体中产生静水张应力,而马氏体岛承受压应力作用;残余应力随马氏体体积分数和铁素体基体强度的增加而增大,存在临界马氏体体积分数,此时铁素体完全屈服;残余应力是导致空冷粒状组织钢出现连续屈服现象的原因之一,但对屈服强度的影响较小.     

固态相变对2.25Cr1Mo钢多道焊组织及残余应力的影响

基于Abaqus及其子程序，提出了考虑包括奥氏体相变、贝氏体相变和马氏体相变在内的固态相变的2.25Cr1Mo钢焊接模拟方法。模拟考虑了固态相变产生的相变潜热、体积变化和屈服强度改变，对2.25Cr1Mo钢平板多道焊模型的温度场、组织分布及焊后残余应力进行了计算，并研究了其规律。研究结果表明：相变潜热使得焊后贝氏体生成量增多，马氏体生成量减少。相变导致的屈服强度改变使得焊后残余应力大幅下降，相变导致的体积变化减小了焊缝内部残余应力。     

相变塑性对低温相变钢焊接接头残余应力计算精度的影响

基于JWRIAN焊接数值模拟软件,开发了考虑固态相变的热-冶金-力学耦合的数值计算方法来模拟低温相变钢的焊接残余应力.重点讨论了固态相变中的体积变化、屈服强度变化和相变塑性对焊接残余应力的影响.结果表明,相变引起的体积变化和屈服强度变化对最终的焊接残余应力分布和大小有显著影响,相变塑性与前两者相比较影响相对较小,但它对焊缝和热影响区在相变过程中的应力变化趋势有一定的减缓作用,从而适度"松弛"了残余应力.     

18CrNiMo7-6渗碳钢相变塑性系数对残余应力的影响

目的 研究碳含量对相变塑性系数的影响,并精确仿真18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后的残余应力分布。方法 制备四种不同碳含量(0.21%、0.49%、0.65%、0.87%)的全渗透试样,分别进行不同应力水平下的膨胀试验,测得不同碳含量试样的相变塑性系数K,并输入DEFORM-HT中进行残余应力仿真,同时对 16.72 mm的圆柱试样进行渗碳淬火试验,以验证残余应力模拟的准确性。结果 前三种碳含量下马氏体相变动力学参数α变化不大。基于此,提供了一种便于计算高碳含量试样不完整膨胀曲线的K值的方法,计算四种不同碳含量试样的相变塑性系数分别为7.16×10^–5、5.45×10^–5、5.53×10^–5、6.01×10^–5 MPa^–1。分别采用不考虑相变塑性即K=0 MPa^–1、取为基体值即K=7.16×10^–5 MPa^–1和试验测得与碳含量相关的相变塑性系数进行残余应力仿真,其中采用试验测得相变塑性系数仿真结果与实测的残余应力吻合度最高,残余压应力从表面到心部呈现先增大后减小的趋势。结论 经渗碳淬火后的试样表层存在碳梯度,不同碳含量下影响相变塑性系数数值的主导机制不同,导致相变塑性系数随着碳含量的增加而先降低后升高,且其对18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后残余应力分布的影响显著。     

应力松弛对应变诱发马氏体相变影响的有限元模拟

在基于新型淬火-分配-回火(Q-P-T)钢微观组织的有限元模型中,建立了产生马氏体相变的一维应变等效模型,模拟了单轴拉伸条件下的相变诱发塑性(TRIP)效应,由此揭示了该效应的微观机制.TRIP效应产生的应力松弛有效地缓解了未转变的残余奥氏体和邻近马氏体的应力,阻止了裂纹的形成,并使较多的残余奥氏体在较大的应变下存在,这是TRIP效应的起因;模拟结果还显示,相变形成的新(应变诱发)马氏体比原始(热诱发)马氏体承载更大的应力,由此预测裂纹首先在新马氏体中或其边界处形成.应力松弛效应使应变诱发马氏体断续缓慢地生成,这与实验观察结果相符.通过比较有应力松弛效应和无应力松弛效应的有限元模拟结果发现,无应力松弛效应使应变诱发马氏体相继快速地生成,这与实验不符,由此反证TRIP效应必然产生应力松弛.     

固态相变对P91钢激光对接接头残余应力的影响

基于SYSWELD软件,模拟了P91钢激光对接焊时的温度场和焊接残余应力,并探讨了固态相变产生的体积膨胀、屈服强度变化和相变塑性对焊接残余应力的影响. 数值模拟结果表明,体积膨胀和屈服强度变化对焊接残余应力的大小与分布有显著的影响; 相变塑性在相变过程中有"应力松弛"效应,对焊缝和热影响区的纵向和横向残余应力的值有一定程度的影响. 对比数值模拟结果与试验结果可知,采用文中建立的有限元模型计算得到的残余应力与中子法测量得到的结果基本吻合,在考虑相变塑性的情况下,计算结果与实测值吻合更好.     

装甲钢马氏体相变塑性的实验研究

采用Gleeble热模拟实验机对装甲钢马氏体相变塑性进行了研究。通过对热变形中的热应变、组织应变和弹性应变进行分离,从总应变中分离了相变塑性,并得到了相变塑性的定量关系式,采用Greenwood-Johnson模型得到该种材料的相变塑性系数。分析结果表明,该种材料的相变塑性、组织应变和热应变是引起变形的主要原因,相变塑性与组织应变数值相当,在热处理变形分析中不容忽视;随着温度降低及马氏体体积分数增大,相变塑性迅速增大,马氏体体积分数达到0.8后,相变塑性基本保持不变;随着施加应力的增加,相变塑性逐渐增大,相变塑性与施加应力呈线性关系。文章研究结果不仅为该种材料热处理、焊接过程形状畸变和残余应力研究提供基础,还为该材料复杂热力学行为研究提供参考。     

1Cr13型马氏体不锈钢化学成分与淬火温度区间关系的研究

基于Jmat-Pro软件对合金元素含量不同的1Cr13马氏体不锈钢进行了组织模拟,得到了5种不同合金元素对铁素体转变温度的影响规律。同时,综合5种不同合金元素的作用,利用MATLAB多元线性回归拟合建立了1Cr13马氏体不锈钢合金含量与淬火温度的关系模型。     

SHAPE MEMORY EFFECT OF POLYCRYSTALLINE Fe-Mn-Si ALLOYS

The influence of quenching temperature on the shape memory effect(SME)of theFe-Mn-Si polycrystalline alloys and their martensitic transformation temperature have beenstudied.The SME of the hot-rolled specimen may be remarkably enhanced by selectingquenching temperature of 600—800℃.It has been shown that SME is influenced not only bythe distribution of ε-phase morphology but also by its pre-existence.     

碳氮共渗层A_R压缩形变诱发马氏体相变动力学

用声发射、定量金相等方法研究了室温单向压缩条件下，１８Ｃｒ２Ｎｉ４ＷＡ用碳氮共渗层中残余奥氏体发生的形变诱发马氏体相变动力学，推导出相变动力学方程并用定量金相测定结果加以验证，结果表明，共渗层中残余奥氏体在形变过程中发生马氏体相变，在弹性应力范围内仅形成少量应力协助马氏体，塑变开始后，才发生明显的应变诱发马氏体相变。     

冲压速率对高强钢热冲压马氏体相变的影响

高强钢热冲压技术是实现节能减排和提高整车碰撞性能的重要途径.热冲压过程中的马氏体相变在很大程度上决定了成形件的力学性能,而冲压速率是热冲压的关键工艺参数之一.本文建立了高强钢热冲压成形过程和保压淬火过程的有限元模型,通过研究不同冲压速率下成形件马氏体平均转化率和马氏体分布均匀性的变化,揭示冲压速率对高强钢热冲压成形件马氏体相变的规律.     

N对TWIP钢马氏体相变及力学性能的影响

以传统TWIP钢为对比,测试了含N TWIP钢的力学性能,并利用XRD进行物相分析和TEM进行做观结构表征.结果表明,在由fcc或hcp结构向bcc结构马氏体进行相变时,晶体结构中的最大间隙由0.1047 nm降低至0.0725 nm.间隙原子N的存在显著增大bcc结构的晶格畸变能,提高α马氏体切变的阻力,因而强烈抑制α马氏体相变,导致组织中hcp结构ε相含量大幅度增加,提高了TWIP钢的强度,但也降低了钢的塑性.另外,奥氏体平均和区域层错几率的计算及微观组织分析结果表明,形变增加层错的数量,而马氏体相变消耗层错,从而减少层错数量.     

70Si2MnV钢球淬火过程的有限元模拟

基于传热学和相变学原理,借助ANSYS热模拟软件建立70Si2MnV轧制钢球在淬火过程中的传热过程有限元数学模型,获得钢球内部温度场随时间的变化情况,结合CCT曲线预测淬火过程的相变过程,并通过显微组织及硬度表征对模拟结果进行验证。结果表明,淬火钢球表面及距表面20 mm处冷却速度较快,能够获得全马氏体组织;距离表面40 mm处冷却速度下降,淬火过程中产生少量贝氏体组织;心部冷却速度小于临界冷速,存在珠光体及贝氏体组织,但马氏体含量仍保持在80%左右,表明试验钢具有良好的淬透性,能保证直径ø120 mm的钢球完全淬透。     

Anelastic effects connected with isothermal martensitic transformations in 24Ni4Mo austenitic and 12Cr9Ni4Mo maraging steels

Anelasticity of the austenitic steel 24Ni5Mo and the stainless steel 12Cr9Ni4Mo has been investigated in the austenitic state after quenching with respect to isothermal martensitic transformation during cooling and subsequent heating. Maxima of anelasticity due to isothermal transformation at ≈200 K (24Ni5Mo, 0.002% C) and ≈250 K (12Cr9Ni4Mo; 0.01% C) coincided well with C-curve noses obtained by methods based on magnetic properties and electric resistivity. Corresponding internal friction maxima were found to be dependent on cooling or heating rate, quenching temperature and the frequency of oscillation and may therefore be described using the Delorme approximation. The activation energy of isothermal martensitic transformation calculated from the lower part of the C-curves estimated using the Borgenstam–Hillert and Arrhenius methods (3–8 kJ/mol for 24Ni5Mo and 15–20 kJ/mol for 12Cr9Ni4Mo) are comparable with the energy of impurity–dislocation interaction (≈10 kJ/mol) and interpreted as too low to be caused by diffusion processes: the activation energy for carbon diffusion in austenitic steel 24Ni5Mo is found to be ≈135 kJ/mol and ≈145 kJ/mol for austenite in two-phase 12Cr9Ni4Mo steel. An estimation showed that the activation energy for the isothermal martensitic transformation for the 24Ni5Mo alloy with so-called binary martensitic kinetics was higher in the vicinity of the nose of the C-curve, became lower with a decrease in temperature range and approached zero in the vicinity of the athermal martensitic point. A similar effect was not observed in the 12Cr9Ni4Mo steel.