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)。     

300M高强钢热变形行为及其热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度850℃~1200℃、应变速率0.001s~(-1)~10s~(-1)下进行热压缩实验,研究300M高强钢的热变形行为。根据双曲正弦函数,分析全应变条件下流动应力与Z参数间的关系,得到300M高强钢的变形激活能Q及参数A、n、α的值,建立全应变本构方程。基于动态材料模型,建立300M高强钢的热加工图,并讨论了300M钢组织演化规律。结果表明,考虑应变补偿的本构方程,在实验条件内计算的流动应力与实验所测结果吻合度较高;随变形温度的升高及应变速率的减小,300M钢的奥氏体晶粒尺寸增加;变形温度900℃~1 200℃、应变速率0.001s~(-1)~0.1s~(-1)是300M高强钢较佳的热加工工艺范围。     

Cr8钢动态再结晶行为及元胞自动机模拟

为了实现对Cr8钢热变形过程中微观组织的预测及控制,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8钢进行了热压缩试验,研究了Cr8钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.005～5 s~(-1)条件下的动态再结晶行为。基于试验数据,通过计算得到了Cr8钢的再结晶热激活能,建立了Cr8钢的动态再结晶元胞自动机模型并采用该模型模拟了Cr8钢动态再结晶过程。结果表明:Cr8钢峰值应力随着变形温度降低、应变速率增大而增加;经过试验验证,所建立的元胞自动机模型模拟的流变应力曲线、微观组织形貌及平均晶粒尺寸均具有较高的精度;Cr8钢动态再结晶百分数随着应变的增加而增加,且变形温度越高,发生动态再结晶的孕育期越短。     

35MnB钢高温变形行为及本构方程

为了合理制定35MnB钢制件热成形工艺参数,在790~1190℃温度范围内,应变速率为0.01~10 s~(-1)及总压缩变形量(真实应变)为0.6的试验条件下,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对35MnB钢进行热压缩变形试验,研究其高温变形行为。结果表明:流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大。同一应变速率下,随着变形温度的升高应力峰值向左移动,应力-应变曲线整体下移;同一变形温度下,应变速率越大,应力峰值越高,相应的应变量也越大。采用含有变形温度(T)和变形激活能(Q)的Arrhenius equation方程的双曲正弦模型,构建了35MnB钢在高温下流变应力与应变速率的本构方程。并验证了所构建本构方程的准确性,计算结果显示预测应力峰值与试验应力峰值吻合较好。通过采用本文所构建的35MnB钢本构方程对大型液压装载机锻造摇臂成形过程进行模拟,结果证明本文所构建的本构方程可以应用于35MnB钢制件高温成形模拟过程,并为实际生产做指导。     

316LN钢ESR材料热变形行为及高温塑性本构方程

为了研究铸态316LN钢ESR材料的高温变形行为,建立铸态316LN钢ESR材料高温塑性本构方程,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对316LN钢进行等温压缩试验,研究了316LN钢ESR材料在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)、最大变形量为55%条件下热变形行为,并测得相应的流动应力-应变曲线。结果表明,在高变形温度、低应变速率的条件下,更有利于动态再结晶的发生。通过对试验数据进行多元线性拟合计算,得到了316LN钢的热变形激活能,建立了316LN钢ESR材料的高温塑性本构方程。     

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。     

汽轮机材料1Cr12Ni2W1Mo1V超临界钢的热压缩流变应力行为

为研究不同工艺参数对汽轮机材料1Cr12Ni2W1Mo1V超临界钢高温变形行为的影响,在变形温度1000~1150℃,应变速率0.005~5 s~(-1)的条件下进行热压缩试验,得到了相应的真应力-真应变曲线。结果表明:1Cr12Ni2W1Mo1V超临界钢的高温流变应力对温度和应变速率比较敏感。通过双曲正弦本构方程和线性回归分析构建1Cr12Ni2W1Mo1V高温塑性变形的本构模型,并将流变应力的预测值与实验值进行比较,二者拟合程度高,表明该模型能较好描述该钢在热变形过程中的流动行为。     

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。     

70Cr3Mo钢热变形行为及加工图

采用Gleeble-1500热模拟实验机研究了70Cr3Mo钢在不同变形条件下的高温压缩热变形行为,变形温度850~1150℃,应变速率0.01~10 s-1。依据实验数据,分析了应力、应变间的关系,建立了流变应力本构方程和加工图。由应力、应变曲线可以得出:变形温度一定时,应力峰值随着应变速率的增加而增加;应变速率一定时,应力峰值随变形温度的增加而降低。计算分析了真应变为0.5的加工图,结果表明,70Cr3Mo钢在热压缩过程中存在两个失稳区:(1)变形温度为850~940℃、应变速率为0.01~1.6 s-1;(2)变形温度为975~1150℃、应变速率为1~10 s-1。并获得了最佳的工艺参数:变形温度为1000~1150℃、应变速率为0.01~0.36 s-1。     

一种反应器用12Cr2Mo1钢的热变形行为及热加工图

以一种加氢反应器用钢12Cr2Mo1为研究对象,利用Gleeble-3800热/力模拟试验机,在变形温度850~1150℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)进行了真应变为0.8的热压缩。回归计算了考虑应变补偿的本构方程,建立了基于动态材料模型的热加工图,分析了热变形条件下的组织演化规律。结果表明,利用5次多项式回归计算得到的本构方程可用来预测不同应变下的流变应力;随着变形温度的升高和(或)应变速率的降低,动态再结晶水平增加;在1050℃和0.001 s~(-1)的热变形下,12Cr2Mo1钢可获得均匀的完全动态再结晶组织。     

42CrMo钢的本构关系与转向节臂成形工艺研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在900℃~1 200℃变形温度、0.1s~(~(-1))~10s~(~(-1))应变速率下,针对工业用42CrMo钢锻坯进行变形量为60%的热压缩试验,并对其高温塑性变形行为和金相组织进行研究。基于试验数据,建立了包含变形温度、应变速率及应变的锻态42CrMo钢的高温变形本构方程及微观组织模型。基于动态材料模型建立了其真应变为0.9时的热加工图,在900℃~1000℃、0.1s~(-1)~0.2s~(-1)和1050℃~1125℃、3s~(-1)~10s~(-1)范围下为完全动态再结晶,且晶粒细小。对转向节臂的锤锻成形工艺进行研究,验证了所建立应力及微观组织模型的正确性。     

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。     

基于等温压缩试验的20Cr2Ni4A钢Johnson-Cook本构模型及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度700～1000℃、应变速率0.001～1 s~(-1)条件下进行了20Cr2Ni4A钢的等温压缩试验。结果表明,20Cr2Ni4A钢的流动应力随变形温度的降低或应变速率的增加而增加,其在700℃变形条件下的真实应力-应变曲线的变化规律异于其它变形温度,真实应力达到峰值后,以软化机制为主,但并未出现先强化后软化的单峰型应力-应变曲线。构建了20Cr2Ni4A钢的Johnson-Cook本构模型,并对应变速率敏感系数进行了修正,修正后的本构模型的适用范围为变形温度700～1000℃、应变速率0.001～0.1 s~(-1)。通过对热加工图的分析,确定的20Cr2Ni4A钢合理的热加工参数范围为:变形温度925～1000℃、应变速率0.001～0.05 s~(-1)。本研究可为20Cr2Ni4A钢热加工工艺参数的选择提供理论依据。     

中碳钒微合金非调质钢的热变形行为及本构方程

为了研究中碳含钒微合金非调质钢的热变形行为,在变形温度900~1100℃C和应变速率0.01~10 s~(-1)下通过Gleeble-3500热模拟试验机进行了单道次热压缩试验。结果表明:试验钢因热变形而产生加工硬化,使应力得到提升,应力会随着应变速率的提高和热加工温度的降低而有明显的提升,峰值应力随之升高;通过计算得到试验钢的热变形激活能为285.242kJ/mol,并由此得到了试验钢的本构方程;热压缩过程中试验钢发生了动态再结晶,当发生完全动态再结晶时,应变速率较低和温度较高的试样其晶粒尺寸要比应变速率高和温度较低的试样的晶粒尺寸大。     

TC27钛合金高温热压缩变形行为

在Thermecmastor-Z试验机上进行热压缩实验,在应变速率0.01~10 s~(-1)、变形温度900~1150℃条件下对TC27钛合金的变形行为进行研究并建立其本构方程。结果表明,该材料为温度和应变速率敏感材料。在变形初始阶段,流变应力随真应变的增加迅速增大,达到应力峰值后随真应变的增加缓慢降低,最后趋于相对稳定的状态。流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的增加而增加。热压缩实验过程流变应力随应变速率和变形温度的变化规律可以用材料的本构方程来表征,变形激活能为Q=300 k J/mol。     

Nitronic50奥氏体不锈钢的热变形行为

在变形温度为950~1150℃,应变速率为0.01~10 s~(-1)、工程应变量为0.6的条件下,通过Gleeble-3800热模拟试验机对Nitronic50奥氏体不锈钢进行了单道次热压缩变形试验。通过引用Zener-Hollomon参数,对Nitronic50钢进行了本构方程的构建,不同变形条件下计算得到的峰值应力值与实际峰值应力值吻合程度较高。通过动态材料模型绘制了Nitronic50钢的能量耗散图,并结合变形后的组织发现能量耗散低反而易于得到较好的热变形组织,本试验条件下最佳的热变形工艺为变形温度在1000℃附近,变形速率1~10 s~(-1)。     

PH13-8Mo不锈钢热变形行为研究

采用Gleeble热模拟试验机对PH13-8Mo不锈钢进行热压缩试验,研究了变形温度为900～1 150℃、应变速率为0.1～10s~(-1)条件下合金的热变形行为。结果表明,随着应变增加,流变应力先迅速增加直至达到峰值,而后持续减小(900～1 050℃时)或者基本保持不变(1 100℃和1 150℃时)。变形温度越高、应变速率越低,流变应力越小。基于Arrhenius方程构建了PH13-8Mo不锈钢峰值应力本构方程,计算得到热变形激活能为567.32kJ/mol。误差分析表明,峰值应力预测值与试验值的相对误差均小于1.3%,预测精度较高。组织分析表明,变形温度越高、应变速率越低,越有利于动态再结晶的进行,但动态再结晶晶粒易粗化。     

10Cr12Ni3Mo2VN超超临界机组用叶片钢的热变形行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机对10Cr12Ni3Mo2VN钢进行压缩实验,研究了变形温度为850~1200℃,应变速率为0.01~10 s-1条件下的热变形行为.结果表明,随变形温度升高和应变速率降低,再结晶晶粒尺寸增加.变形温度1200℃,经60%压缩变形后,应变速率较高时再结晶晶粒呈等轴状,应变速率较低时出现混晶.通过传统直线拟合方法和LevenbergMarquardt算法分别建立了热变形双曲正弦本构方程,2种方法建立的本构方程均具有较高预测精度.采用Levenberg-Marquardt算法可以一次性求解所有材料参数,求解步骤简单,结果可信.利用加工硬化率-应力(q-s)曲线,通过二次求导,准确测得临界应变,并建立了临界应变、峰值应变与Zener-Hollomon因子(Z因子)之间的关系方程.     

06Cr25Ni20不锈钢的热压缩变形行为

采用Gleeble-3500热模拟机研究了06Cr25Ni20不锈钢在变形温度为950~1200℃,应变速率为0.5~50 s-1条件下的热压缩变形行为。通过线性回归分析确定06Cr25Ni20不锈钢的应变硬化指数以及变形表观激活能,获得06Cr25Ni20不锈钢高温条件下的流变应力本构方程,并验证该流变应力本构方程的准确性。研究结果表明,06Cr25Ni20不锈钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度升高而降低。     

100Cr6轴承钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了100Cr6轴承钢在变形温度为850～1150℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的热变形行为。分析了应变速率和变形温度对流变应力的影响,建立了100Cr6轴承钢热变形时的本构方程和热加工图,并讨论了组织变化情况。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的升高而增大。当应变速率为0.1 s~(-1)时,在850℃和950℃压缩变形时,发生了动态回复软化;而在1050℃和1150℃热压缩变形时,加工硬化的软化机理为动态再结晶。结合显微组织观察,得到变形温度950～1150℃、应变速率0.01～0.1 s~(-1)为100Cr6钢的合理热加工工艺参数。