超超临界机组叶片钢KT5331的热变形行为

利用Gleeble-1500热模拟实验机进行压缩实验,研究了KT5331钢变形温度为850~1200℃,应变速率为0.01~12 s-1条件下的热变形行为。结果表明,随变形温度升高、应变速率降低,动态再结晶越容易发生,再结晶晶粒尺寸增加,完全动态再结晶温度约为1100℃。完全动态再结晶温度以下,随变形温度升高和应变速率降低,动态再结晶晶粒体积分数增加;完全动态再结晶温度以上,在低应变速率下,经60%压缩变形后,出现混晶形貌,应变速率较高时为等轴晶。通过拟合得到热变形激活能Q为436.541 k J/mol,建立了热变形双曲正弦本构方程,εexp(436541/RT)=6.12×101 5[sinh(0.009344σp)]4.739,具有较高预测精度,根据模型计算所得预测值与实验值之间的平均相对误差为5.9%。     

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。     

奥氏体不锈钢06Cr19Ni9NbN的动态再结晶行为

采用Gleeble-1500D热模拟机模拟高温压缩实验,研究奥氏体不锈钢06Cr19Ni9NbN在900~1200℃、应变速率0.005~0.5s-1变形条件下的热变形行为,通过对实验数据的分析,得到了该钢的流动应力曲线,高温塑性本构方程,热变形激活能,建立了06Cr19Ni9NbN钢动态再结晶动力学模型和动态再结晶晶粒尺寸模型,为优化高温条件下的锻造加工工艺提供理论依据。结果表明,当变形温度越高、变形速率越小时,越易发生动态再结晶,同时在能够发生动态再结晶的条件下,变形量越大,动态再结晶越充分。     

晶粒度对690合金热变形特性的影响

利用物理模拟实验方法对具有不同晶粒尺寸的690合金试样进行热压缩变形实验,变形温度范围为1100～1200℃,应变速率分别为0.1,1,10s-1,获得了合金的流变应力数据,并对合金变形后的组织特征进行了分析,建立了包含初始晶粒度参数的本构关系模型。结果表明:晶粒尺寸增大使690合金高温变形时的流变应力增加,发生动态再结晶的临界应变增大,动态再结晶体积分数减小,根据所建立的流变应力本构模型计算出的流变应力值与实验值相近,从而完善了690合金的热变形本构方程。     

AM80-xSr-yCa镁合金高温压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对一种新型AM80-xSr-yCa镁合金进行高温压缩变形实验,研究其在温度300℃~450℃、应变速率0.01s-1~10s-1条件下的流变行为。高应变速率下,试样的变形热带来的温升不可忽略,对真应力-真应变的测量值进行相应修正后,求得了本构方程中的系列常量。结果表明,应变速率和变形温度的变化,强烈影响着合金流变应力的大小,流变应力值随变形温度的降低和应变速率的提高而增大;金相组织观察表明,动态再结晶是该实验条件下晶粒细化和材料软化的主要机制,再结晶的程度主要受变形参数影响。变形温度越高,变形量越大,动态再结晶进行的越充分;应变速率越大,再结晶平均晶粒尺寸就越小。     

退火态42CrMo钢的热变形行为

为了研究退火态42CrMo钢的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行了单道次热压缩实验，获得了变形温度930～1230℃、应变速率0.001～1 s^-1条件下的高温流变应力曲线。分别应用Arrhenius方程和Yada模型构建了42CrMo钢的高温本构模型和动态再结晶动力学模型，并基于动态材料模型应用不同变形条件下的峰值应力构建了其热加工图。结果表明，在大部分变形条件下，高温流变应力曲线呈典型动态再结晶特征，由于动态再结晶的作用，流变应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。基于峰值应力构建的42CrMo钢高温本构模型和动态再结晶模型可以用于预测不同变形条件下的流变应力和微观组织演变。此外，根据42CrMo钢的热加工图，最佳热加工工艺参数范围为1100～1230℃、0.01～1 s^-1。     

300M钢动态再结晶动力学

基于等温恒应变速率压缩实验,对300M钢在变形温度为850℃～1180℃、应变速率为0.01s-1～10s-1条件下的热变形行为,及其动态再结晶动力学行为进行研究。结果表明,当ln Z>33.37时,300M钢应力-应变曲线呈双峰不连续动态再结晶型,热变形过程发生两轮动态再结晶;当ln Z<33.37时,300M钢的应力-应变曲线呈单峰不连续动态再结晶型,热变形过程仅发生一轮动态再结晶。根据压缩实验结果,分别构建300M钢第一轮动态再结晶和第二轮动态再结晶的峰值应变、临界应变、平均晶粒尺寸和体积分数动力学模型。     

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。     

微合金化渗碳齿轮钢18CrNiMo7-6的热塑性及本构方程

通过Gleeble-2000D热/力模拟试验机对Nb微合金化齿轮钢18CrNiMo7-6进行了热压缩试验，研究了试验钢在变形温度为900～1100℃、应变速率为0.01、0.1、1和10 s^-1下的热塑性，计算了热变形激活能，并构建了峰值应力的本构方程。结果表明，试验钢的应力-应变曲线具有典型的动态再结晶特征，动态再结晶为主要的软化机制；在相同应变速率下，变形温度越高，热塑性越好，动态再结晶是一个热激活过程；通过Thermo-calc热力学软件计算得到，试验钢中主要存在的碳化物为M₂₃C₆和NbC,其中NbC的全固溶温度达到1180℃,Nb主要以NbC析出相为主，NbC在不同变形温度下的析出含量分别为0.0343%、0.0322%、0.0289%、0.0236%及0.0156%;采用Arrhenius双曲正弦函数建立了试验钢的峰值应力本构方程，确定了热变形激活能为Q=344.55 kJ/mol,模型预测出的峰值应力与实测峰值应力平均误差1.5%。     

A100超高强度钢的动态再结晶行为及组织演变研究

借助Gleeble-3500热模拟试验机研究了A100超高强度钢在变形温度为850~1200℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)和变形程度为60%条件下的热变形行为。基于实验数据计算了动态再结晶激活能,通过引入无量纲Z参数表征了动态再结晶的临界应变/应力、峰值应变/应力和稳态应变/应力模型,并绘制了动态再结晶状态图,同时对该钢的组织演变进行了分析。结果表明:该钢的动态再结晶激活能为380.177 k J·mol~(-1);随着变形温度的升高或应变速率的下降,Z参数逐渐减小,更容易发生动态再结晶行为,但其晶粒尺寸随之增大,其中在950~1050℃、0.01~0.1 s~(-1)和1050~1150℃、1~10 s~(-1)范围内进行热加工可获得细小、均匀的晶粒组织。根据实验结果建立了动态再结晶晶粒尺寸预测模型,其预测值与实验值具有较高的吻合度。     

高氮钢的热加工图及动态再结晶模型

用热模拟试验机Gleeble-3500研究了高氮钢(0Cr17Mn19Mo3NiN奥氏体不锈钢)在950～1100℃和0.01～1 ~(-1)条件下的热变形行为。并构建了该高氮钢的动态再结晶动力学模型。结果表明:变形温度越高和变形速率越小,流动应力越小,越容易发生动态再结晶。由应力应变曲线的相关数值计算得出高温本构方程,该本构方程的峰值应力预测值和实际值相关系数为99.998%;通过能量耗散图和流动失稳图叠加得到该高氮钢的热加工图,在变形温度980～1040℃和应变速率0.05～0.24 s~(-1)时,能量耗散效率高于0.3,此条件为最佳加工窗口,此时该材料容易发生动态再结晶。     

新型T91稀土钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

为研究新型T91稀土钢的热力学性能,采用Gleeble-1500D热模拟试验机测定变形温度θ为1100~1250℃、ε觶为0.5~5 s-1时的应力-应变曲线,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢不同条件下高温塑性变形的本构方程。结果表明:在高变形温度及低应变速率时,测定的T91稀土钢应力-应变曲线呈双峰特征,有动态再结晶现象产生。随变形温度升高及应变速率的降低,动态再结晶现象越易发生;应变速率越小,流变应力下降越明显。T91钢的热变形激活能为509.04k J·mol-1。     

新型中合金超高强度钢的热变形行为北大核心CSCD

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了含有W、Mo等多种碳化物形成元素的新型中合金超高强度钢的热变形行为,变形温度为800~1200℃,应变速率为0.01~10 s^(-1),最大应变量为0.7。热模拟试验得到了试验钢的高温流变应力曲线,其变形抗力随变形温度的降低和应变速率的提高而增加。在变形温度1000℃以上进行热压缩时,试验钢可发生动态再结晶;变形温度的升高会促进晶粒粗化及二次再结晶的发生,而应变速率的提升有利于促进再结晶晶粒的细化和均匀化。根据试验钢的高温流变应力曲线,计算出试验钢的热加工本构方程,并建立了真应变为0.4的热加工图。结合微观组织演变的分析结果,得出试验钢的最佳热加工区域应为:变形温度为1000~1100℃、应变速率为1~10 s^(-1)。     

不同晶粒尺寸的铸态12%Cr铁素体耐热钢热变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态柱状晶12%Cr铁素体耐热钢在变形温度为950~1250℃与应变速率为0.001~1 s-1下进行了等温热压缩实验,研究了不同柱状晶晶粒尺寸下钢的流变应力、本构方程与微观组织。结果表明:铸态12%Cr钢的流变应力随变形温度的提高与应变速率的降低而减小,原始晶粒尺寸越小,峰值应力越大。利用Arrhenius双曲正弦本构方程对不同变形下的流变应力进行了描述,计算出不同晶粒下的热变形激活能(Q(小柱状晶)Q(大柱状晶)),且小柱状晶下的预测结果更为准确。原始晶粒尺寸越小,动态再结晶晶粒越多且尺寸越小。     

新型低碳含铌热轧H型钢的热变形行为

利用热压缩试验、显微组织分析等手段,研究了一种新型低碳含铌热轧H型钢在1000~1200 ℃变形温度和0.1~5 s^-1应变速率下的热变形行为。分析了变形参数对试验钢微观组织的影响,建立了耦合应变量因素的改进型本构方程,并采用临界比的临界应变模型对发生动态再结晶的临界应变值进行了预测。结果表明:较低应变速率和变形温度下,试验钢的原始奥氏体组织更均匀且平均晶粒尺寸更小;应变速率的升高不利于动态再结晶的发生。发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的关系为ε_c/ε_p=0.47。与耦合应变量因素有关的本构方程和临界应变预测模型能较准确地预测各变形温度下低碳含铌热轧H型钢的流变应力和动态再结晶临界应变值。     

半连续铸态镁合金AZ31动态再结晶模型建立与验证

通过Gleeble-3500热变形模拟机对半连续铸态镁合金AZ31进行热压缩,变形温度为300~450℃,应变速率为0.01~1.00 s-1,得出应力-应变曲线后进行线性回归处理,建立了动态再结晶动力学模型,而后通过对热压缩中的动态再结晶过程进行有限元分析,将模拟的再结晶结果与实验结果进行比较验证。结果表明,随着变形温度的升高或者应变速率的降低,动态再结晶分数增加。同时,变形温度越低,应变速率越高,再结晶晶粒尺寸越细小。预测的晶粒尺寸、分布与试验结果一致。     

EA4T钢热变形行为及组织演变规律研究

通过Gleeble-3200热模拟机对EA4T钢进行热压缩实验,研究了应变速率为0.01~10 s~(-1),变形温度为950~1150℃条件下,EA4T钢的热变形行为和组织演变。分析其流变曲线发现,EA4T钢的峰值应力随着温度增大而减小,随着应变速率增大而增大,得到该材料在高的温度和低的应变速率条件下容易发生动态再结晶。基于Arrhenius双曲正弦方程建立了EA4T钢的热变形本构方程;运用数值计算方法,确定了EA4T钢的峰值激活能和稳态激活能分别为385.4和395.4 kJ·mol~(-1);观察温度以及应变速率对试验钢组织演变的影响发现,动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加而增大,随着应变速率的增加而减小;通过测量晶粒度,获得动态再结晶晶粒尺寸和Z参数的关系式。     

微合金化高强钢的热变形行为及物理本构方程北大核心CSCD

采用Gleeble-1500型热模拟机对微合金化高强钢在变形温度为900~1100℃、应变速率为0.01~30 s^(-1)的条件下进行热压缩实验,得到流变应力曲线。分析高强钢的动态再结晶行为,分别采用综合考虑杨氏模量E和奥氏体自扩散系数D对绝对温度依赖性的、包含可变应力指数n的物理本构方程和蠕变应力指数为5的物理本构方程,建立实验钢应变补偿的流变应力预测模型。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶更易于发生。利用应变补偿的物理本构方程预测流变应力的精度较高,其中,包含可变应力指数n的物理本构方程的预测精度(相关系数R=0.991,平均相对误差δ=4.81%)高于蠕变应力指数为5的物理本构方程(相关系数R=0.989,平均相对误差δ=6.49%)。这是由于:当物理本构方程中的蠕变应力指数为5时,材料的变形机制仅有滑移和攀移,而包含可变应力指数n的物理本构方程综合考虑了所有的变形机制,预测精度更高。     

微合金超高强度钢的热变形行为及流变应力模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究微合金超高强度复相钢(CP钢)在变形温度为900～1150℃、应变速率为0.1～10 s-1条件下的热变形行为,观察了不同变形条件下的晶粒组织。根据实验结果,建立了CP钢在热变形过程中的本构方程及动态再结晶过程的物理模型。实验结果表明,微合金元素钛的存在,明显抑制了动态再结晶的发生,提高了变形激活能,其值为439.09 kJ/mol。另外,热变形参数对最终的晶粒大小具有重要影响,随着再结晶变形温度的降低及应变速率的提高,晶粒尺寸明显减小。本构方程、动态再结晶模型能为科学设计和有效控制CP钢的热加工工艺提供依据。     

65Mn钢的动态再结晶行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对65Mn钢进行热压缩试验,变形温度850~1150℃、应变速率0.02~20 s~(-1),最大真应变1.0,研究材料在上述试验条件下的动态再结晶行为,以及变形条件对再结晶晶粒尺寸的影响。结果表明:试验钢的真应力-真应变曲线在高温、低应变速率条件下出现明显峰值,随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变变小,有利于动态再结晶发生;奥氏体再结晶晶粒尺寸与变形参数相关,应变速率降低,再结晶晶粒尺寸增大;变形温度降低,有利于再结晶晶粒尺寸细化。