SA508-3钢初始晶粒度对热变形后微观组织的作用规律

为研究初始晶粒度对SA508-3钢热变形后微观组织的作用规律,将Φ10mm×15mm圆柱形试样置于电阻加热炉中加热并保温不同时间,以获得不同的初始晶粒度。运用面积法测得保温0min、30min和60min后的微观组织晶粒尺寸分别为650μm、950μm和1200μm。设计并进行了楔形试样高温镦粗实验,研究了SA508-3钢不同初始晶粒度在热变形过程中的动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸的演化规律。结果表明,当楔形试样压下率为50%时,不同初始晶粒尺寸对发生完全动态再结晶的临界应变有较大影响,初始晶粒尺寸越大,发生完全动态再结晶的临界应变越大。当动态再结晶完全发生时,3种不同初始晶粒尺寸对应的热变形后平均晶粒尺寸分别约为70μm、73μm和75μm。表明当变形量超过临界应变促使发生完全动态再结晶时,初始晶粒尺寸基本不影响热变形后的晶粒尺寸。     

核电SA508-3钢奥氏体晶粒长大规律的研究

利用箱式电阻炉对SA508-3钢进行了不同条件下的加热保温实验,分别讨论了加热温度及保温时间对奥氏体晶粒长大的影响。实验结果表明:MC型化合物的溶解温度大约处于1050~1100℃之间。当保温时间恒定,温度低于1050℃时,晶粒生长缓慢,随温度的升高,生长速率增大。保温温度恒定时,在保温初期晶粒急剧长大,随保温时间的延长,晶粒长大趋势趋于平缓。在此基础上,建立了SA508-3钢奥氏体晶粒长大数学模型。     

SA508-3钢保温过程奥氏体晶粒长大规律研究

锻造时需要确定始锻温度及控制锻造时的晶粒度.利用箱式电阻炉进行一系列保温实验,研究了核电压力容器材料SA508-3奥氏体不锈钢在不同保温温度和保温时间下的奥氏体晶粒长大规律.结果表明:当保温时间一定时,奥氏体晶粒随保温温度的升高呈指数关系长大.当保温温度超过1200℃时,奥氏体晶粒尺寸急剧增大,晶粒明显粗化.根据实验结果建立了奥氏体晶粒长大规律的数学模型,为确定SA508-3钢始锻温度提供了微观组织判断依据.     

ASME SA508-3钢的再结晶晶粒细化规律

本文采用热力模拟手段研究了 ASME SA50 8- 3钢在热加工变形之后的再结晶细化规律以及其稳定晶粒尺寸 ,所得结果具有重要的理论和实际价值。     

焊接热循环对SA508-3钢临界粗晶区组织和性能的影响

针对核电设备用SA508-3钢临界粗晶区,采用热模拟技术研究了不预热下焊接热循环对临界粗晶区组织和性能的影响.结果表明,临界粗晶区在原奥氏体晶界上析出了项链状的隐晶马氏体组织,使其性能恶化,是焊接接头中最为薄弱的区域.临界粗晶区在经历峰值温度400~650℃的焊接热循环后,冲击韧性得到明显的改善,此时可以获得良好的强韧性匹配.在SA508-3钢多层多道焊接过程中,通过合理控制层道间焊接热循环条件,可有效改善临界粗晶区组织和性能.     

焊接热循环峰值温度及冷却速率对SA508-3钢粗晶区组织和性能的影响

针对核电设备用SA508-3钢粗晶区,采用热模拟技术研究了在不预热前提下二次焊接热循环峰值温度及冷却速率对粗晶区组织和性能的影响.结果表明,粗晶区在经历不同峰值温度及冷却速率的焊接热循环后,其显微硬度与冲击韧性起伏较大,是SA508-3钢焊接接头中性能极不稳定的区域.粗晶区在经历峰值温度600~700℃的二次焊接热循环后可以获得较好的强韧性匹配.t_8/5为10 s时,粗晶区在经历峰值温度750~950℃的二次焊接热循环后,在晶界附近形成的隐晶马氏体以及晶粒的进一步粗化,使得综合性能最差,应加以避免.     

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。     

核电SA508-3钢研究进展

SA508-3钢具有强度高、韧性好和辐照脆化敏感性低等特性,是广泛应用的核电用钢。通过介绍其组织结构、化学成分、力学性能、冶金工艺、热处理工艺和焊接性能等几个方面,阐述了目前SA508-3钢的研究进展,为进一步提高钢的综合性能和研发下一代核电用钢提供了参考。     

热变形参数对铸态SA508-3钢高温塑性的影响

对铸态SA508-3钢进行热拉伸试验,确定宏观塑性指标与温度和应变速率的定量关系,通过有限元模拟与试验相结合的方法,确定温度、应变速率与临界损伤值的定量关系.研究结果可对评估铸态SA508-3钢的高温塑性提供宏观层面和微观层面的依据.     

核电SA508-3钢厚壁圆筒纵向焊接残余应力分析

针对由某公司生产首次应用到核电设备上的SA508-3钢,为了获得焊接残余应力分布及规律,采用ANSYS有限元软件对60 mm厚圆筒纵焊的焊接接头进行温度场及残余应力数值模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下焊接试验结果进行比较验证.结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合;焊接时热源周围极窄区域温度高,梯度大,远离热源温度峰值急剧下降;圆筒外表面残余应力大于内表面残余应力;焊缝及近焊缝区的残余拉应力值较大,远离焊缝中心残余拉应力值逐渐减小;圆筒两端和中部的残余应力在方向上或数值大小上不同;这对控制圆筒残余应力提供了理论依据.     

核电用SA508-3CL钢的热成形行为及加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对SA508-3CL钢在变形温度800℃~1 200℃、应变速率0.001s-1~1s-1条件下进行热压缩实验,并将获得的真应力真应变数据引入Arrhenius型本构方程,通过多元线性回归计算,得到了SA508-3CL钢的变形激活能为422.455kJ·mol-1,同时建立了该钢的流变应力本构方程。将功率耗散图与失稳图叠加,得到了SA508-3CL钢在应变量为0.3、0.5和0.7时的热加工图,对在应变量为0.7时的热加工图及金相组织分析表明,该钢的组织缺陷主要是局部流变失稳,该钢的安全加工条件为温度1100℃~1200℃,应变速率0.01s-1~0.1s-1。     

铸态M2高速钢的热变形行为

用Gleeble-3500热力模拟试验机对铸态M2高速钢进行1000～1150℃及0.01～1.0 s-1的热压缩变形,获得了铸态M2高速钢的流变曲线,分析了变形后的显微组织特性。结果表明,铸态M2高速钢的流变应力和峰值应变均随变形温度的降低和应变速率的提高而增大,其热变形激活能为550.16 kJ/mol,同时得到了其热变形方程,建议其在1050～1150℃和0.01～1.0 s-1的工艺条件下进行热加工。     

核压力容器用SA508-4N钢的奥氏体晶粒长大行为

在10501250 ℃温度范围内,实测了核压力容器用SA508-4N钢在不同保温时间下的奥氏体晶粒尺寸,研究了SA508-4N钢的奥氏体晶粒长大行为。结果表明,随加热温度及保温时间的增加,SA508-4N钢的奥氏体晶粒尺寸长大,温度由1050 ℃上升到1250 ℃时,奥氏体晶粒尺寸呈指数增长;得到了SA508-4N钢加热过程中,奥氏体平均晶粒尺寸与保温时间关系的Beck方程;建立了奥氏体晶粒尺寸与加热温度和保温时间之间的Sellars模型,并验证了模型的准确性。     

18CrNiMo7-6齿轮钢的热变形行为及组织演变规律

利用Gleeble-3500热模拟试验机对18CrNiMo7-6齿轮钢进行了等温单道次压缩试验,研究了变形温度为900～1150℃,应变速率为0.01～5 s^-1,应变为0.76的条件下材料的热变形行为;并且通过光学显微镜对热变形后的微观组织进行了分析。建立了唯象型Arrhenius本构方程,预测的峰值应力与试验数据具有很好的一致性。高温热变形过程是加工硬化与动态回复以及动态再结晶的竞争过程,在热变形的过程中会形成变形晶粒、再结晶晶粒、等轴晶和晶粒长大等4种类型的微观组织。当应变速率为0.01 s^-1时,动态再结晶程度与变形温度成正比,当变形温度超过1050℃时,变形能转变成晶粒长大的驱动能,使得晶粒粗大;当应变温度一定(1050℃)时,随着应变速率的增大,动态再结晶发生不完全,导致晶粒组织出现细化、畸变、不完全再结晶共存的现象。变形程度越大,晶粒越细小。     

XC45钢热变形行为及微观组织演化模型

法兰轴是变速器上的核心传动部件,对汽车的效率以及安全起着至关重要的作用。通过热压缩实验和金相实验,分析了法兰轴材料XC45钢在温度为1 053K~1 253K、应变速率为0.01s~(-1)~10s~(-1)条件下的高温变形行为。获得了材料的真实应力-应变曲线,分析了变形工艺参数对其微观组织的影响规律,构建了微观组织演化模型,并进行了验证。结果表明,所建立的微观组织演化模型计算结果与实验结果的平均误差在20%以内,能够较好的描述材料微观组织演化过程。     

Hot deformation behavior and microstructure evolution of as-cast AZ91D magnesium alloy without pre-homogenization treatment

The deformation behavior and the microstruc-ture evolution of as-cast AZ91D magnesium alloy without pre-homogenization treatment were systematically inves-tigated. The flow stress behavior was studied by com-pression tests in strain rate range of 0.001-1.000 s^-1 and deformation temperature range of 220-380 ℃ with a maximum deformation strain of 60 %. The dependence of flow stress on deformation temperature and strain rate was described by hyperbolic sine constitutive equation. Through regression analysis, the average apparent activa- tion energy and coefficient of strain rate sensitivity were estimated to be 181.98 kJ.mol^-1 and 0.14, respectively. The results also reveal that the variation of peak stress depends on strain rate and deformation temperature. Microstructure observation shows that, at temperatures higher than 300 ℃ and strain rates lower than 0.01 s^-1, DRX developed extensively at the grain boundaries and in the core of coarse grains, resulting in a more homogeneous microstructure. Furthermore, the effects of strain, defor-mation temperature, strain rate, and eutectic β phase on the microstructure evolution of as-cast AZ91D magnesium alloy were discussed.     

SA508-3钢端淬试验的数值模拟及验证

采用数值模拟与端淬试验研究了连续冷却对SA508-3钢组织演变的影响。利用有限元软件ABAQUS的FLIM和UMATHT子程序建立了SA508-3钢端淬过程中温度场和组织场的预测模型,并用所建立模型对其端淬过程进行了模拟。最后利用端淬试验不同位置处的微观组织观察对模拟结果进行了验证,发现在端淬结束后试样中没有珠光体产生,随着离淬火端距离的增加,试样中的微观结构从马氏体(M)到贝氏体(B)和残留奥氏体不断变化,半马氏体区出现在距淬火端9 mm的位置。试验结果和预测结果吻合较好。     

铸态TB6钛合金热变形行为及本构关系

通过等温恒应变速率压缩实验研究铸态TB6钛合金在温度为800～1 100 ℃,应变速率为10-3～1 s-1条件下的热变形行为.结果表明:应变速率对铸态TB6合金流变应力的影响最显著,其次是变形温度,而应变的影响作用最小.在低温高应变速率下,流变应力曲线呈连续软化特征,而在高温低应变速率下,流变应力曲线呈稳态流变特征.铸态TB6合金的热变形激活能为200 kJ/mol,接近纯钛β相的自扩散激活能,表明在实验条件范围内主要发生动态回复过程.在Arrhenius方程基础上考虑了应变对流变应力曲线的影响,建立了能准确描述铸态TB6钛合金流变应力曲线的双曲正弦本构关系.