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。     

TC16钛合金的高温塑性变形行为研究

针对TC16钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形试验,研究该合金在700~950℃,应变速率为1~10s~(-1)条件下的应力-应变及组织演变,通过应力-应变曲线建立了合金的流变应力方程,并利用其应变硬化率θ与应变ε的θ-ε曲线确定其发生动态再结晶的临界应变ε_c。结果表明,当应变速率一定时,流变应力在700~850℃温度区间变形时比850~950℃变形时的递减幅度大;当合金变形量达到50%时,在较高应变速率(如6)ε=10s~(-1))下变形,可使组织中的再结晶晶粒尺寸进一步细化。     

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。     

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。     

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。     

环轧态Ti40钛合金热变形组织演变及本构关系研究

针对环轧态Ti40钛合金,进行等温恒应变速率高温压缩变形实验,研究合金在应变速率0. 001～1 s~(-1),温度950～1100℃范围变形过程中流变应力和微观组织演变行为,并通过流变应力曲线拟合计算建立合金该变形条件下的流变应力本构方程。实验结果表明:流变应力随着应变量的增加急速升高而后突降,同时流变应力随着应变速率增大而增大,这与位错密度增殖和运动密切相关;当合金变形温度一定时,随着应变速率变小,内部组织发生动态再结晶,平均晶粒尺寸得到细化;但当应变速率一定时,合金在较低应变速率(0. 001 s~(-1))变形时,需适当控制变形温度,才能得到晶粒更细小的均匀组织。     

热加工工艺参数对310S铸坯等轴晶组织动态再结晶影响

通过热模拟实验和显微组织分析,研究了热变形工艺参数对310S钢再结晶行为的影响规律。结果表明,在1 100℃、0.1s~(-1)条件下,变形量15%时发生动态再结晶,变形量达到60%时,晶内和晶界均出现大量的再结晶晶粒。随着变形温度的升高,再结晶过程逐渐充分,晶粒尺寸趋于均匀。在相同变形温度下,应变速率越低,晶粒尺寸越大;随着应变速率升高,再结晶晶粒尺寸逐渐减小,在变形温度为1 000℃,应变速率为10s~(-1)、0.01s~(-1)条件下,再结晶晶粒尺寸分别为15μm和45.4μm。分析表明等轴晶310S钢的热变形再结晶机制主要由晶界弓弯形核和晶内亚晶界演变形核两种机制共同控制。     

变形速率对Ti-IF钢和Ti+Ce-IF钢流变应力和显微组织的影响

过Gleeble-1500D型热模拟试验机,测定了Ti-IF钢和Ti+Ce-IF钢在变形温度为790、950 ℃,变形速率为0.1、1、5 和10 s-1时的应力-应变曲线;并使用金相显微镜对空冷后的变形组织进行观察。结果表明：Ce不改变变形速率对IF钢流变应力和显微组织的影响规律;Ti-IF钢和Ti+Ce-IF钢在790 ℃和950 ℃变形时,流变应力均随变形速率的增大而增大,Ti+Ce-IF钢的流变应力值比Ti+Ce-IF钢高;变形速率越高,晶粒变得越粗大;低温变形时,晶粒中伴有纤维状组织,呈现出轧制态晶粒特征;在790 ℃、0.1 s-1变形时,Ti-IF钢和Ti+Ce-IF钢均易于获得均匀的晶粒组织,有助于提高综合力学性能的稳定性。     

30CrNi3MoV钢动态再结晶行为及其模型的构建

根据Gleeble-3500热模拟试验机测量30CrNi3MoV钢的真应力-真应变曲线,系统研究了应变速率为0.01、0.1 s^-1时钢材的动态再结晶行为,并构建了其动态再结晶模型。结果表明:30CrNi3MoV钢在高温小应变速率下更容易发生动态再结晶,其热变形激活能为328.2 kJ/mol;通过加工硬化率随流变应力变化曲线(θ-σ)的拐点确定临界应变,可得动态再结晶临界应变方程为ε_c=0.001 22Z^0.175;构建的动态再结晶体积分数及其平均晶粒尺寸模型能够较好地预测试验钢的动态再结晶体积分数及其晶粒尺寸;当应变速率为0.1 s^-1、变形温度为1050 ℃时,试验钢的晶粒最细小、均匀,平均晶粒尺寸约为19.9 μm。     

13Cr超级马氏体不锈钢的热变形行为研究

利用Gleeble热模拟试验机对13Cr超级马氏体不锈钢进行单道次热模拟压缩实验,以研究温度在950～1200℃、应变速率在0.1～5 s~(-1)下的热变形行为,并分析了不同条件下晶粒的组织演变规律;基于Sellars双曲正弦模型构建了13Cr超级马氏体不锈钢的流变应力本构方程。结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,峰值应力降低;随着变形温度的升高,晶粒逐渐长大、粗化。随着应变速率的升高,动态再结晶晶粒明显细化。经计算得到了热变形激活能Q=519580.9 J/mol,并得到了Zener-Hollomon参数的表达式。     

S32654超级奥氏体不锈钢压缩热变形中流动行为的本构模型

利用Gleeble-3008热模拟机研究了S32654超级奥氏体不锈钢在950~1 250℃、应变速率为0.001~10 s~(-1)条件下的热压缩变形行为,并建立该材料的热变形本构模型。结果表明:变形温度和应变速率对S32654超级奥氏体不锈钢的流变应力影响显著;流变应力随温度升高而减小,随应变速率增加而增大。温度高于1 150℃、应变速率小于0.1 s~(-1)时钢的应力曲线较平稳,在10 s~(-1)的高应变速率时流变曲线出现动态软化现象。S32654超级奥氏体不锈钢的热变形本构模型预测值与实验值吻合较好。     

S34MnV钢热压缩变形的流变应力本构方程

S34Mn V钢是大型船用曲轴锻造专用钢,利用Gleeble-3800热模拟实验机对S34Mn V钢进行高温压缩实验,得到不同变形温度为950、1000、1050、1100、1150、1200和1250℃,不同应变速率为0.001、0.01、0.1、1和10 s~(-1)和压缩变形量为70%条件下的S34Mn V钢真实应力-应变曲线。结果表明,曲线形态符合钢的热变形力学特征,呈现出典型的单峰型动态再结晶的应力应变曲线特征,流变应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而降低。采用Arrhenius双曲正弦关系描述S34Mn V钢的高温流变行为,确定其热变形激活能,建立了S34Mn V钢的流变应力本构方程,其结果可为大型船用曲轴曲拐成形工艺的数值模拟和工艺参数的确定提供参考。     

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。     

TC31钛合金板材高温流变行为及组织演变研究

研究了TC31钛合金在840~960℃和0.0001~0.1s~(-1)条件下的高温流变行为,分析了变形温度、应变速率、应变量对其流变应力和微观组织的影响。结合Z参数,建立了TC31钛合金的Arrhenius本构方程。结果表明,当温度低于880℃,应变速率高于0.01 s~(-1),材料出现了明显的动态软化现象;当温度高于920℃,应变速率低于0.001 s~(-1)时,晶粒粗大导致宏观流变应力增长;应变量、应变速率和变形温度对晶粒尺寸、形状和相含量都有不同程度的影响。此外,还证实基于应变修正的Arrhenius本构方程拥有较高的预测精度,经计算得其平均方差MSE为4.173,相关系数R值为0.9698。     

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。     

热变形条件下V-10Cr-5Ti合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟（英文）

通过在Gleeble-1500热模拟压缩机上对V-10Cr-5Ti合金进行温度为950～1350℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)的热模拟压缩实验,并基于Arrhenius模型、位错密度模型、形核模型和晶粒长大模型,建立一种元胞自动机(CA)模型来模拟和表征动态再结晶过程中的组织演变。结果表明:流动应力对变形速率和变形温度具有强烈的依赖性,利用Arrhenius模型预测的应力值与实际测量值的误差小于8%。CA模型计算得到的初始平均晶粒尺寸为86.25μm,与试验测量得到的85.63μm相近。模拟表明:初始晶粒尺寸对动态再结晶组织演化影响并不显著,而提高应变速率或降低变形温度均可细化再结晶晶粒。     

1Cr20Co6Ni2WMoV钢热变形行为研究

文章采用Gleeble-2000热模拟试验机对1Cr20Co6Ni2WMoV热强钢的热变形行为进行研究。变形温度为950℃,1000℃,1050℃,1100℃,1160℃,变形速率为0．01s~(-1),0．1s~(-1),1s~(-1),10s~(-1)。结果表明．1Cr20Co6Ni2WMoV钢在低应变速率热压缩变形过程中发生明显的动态再结晶;当应变速率大于10s~(-1)时,只发生动态回复。动态再结晶晶粒随变形温度降低,应变速率升高而减小。随应变速率的提高,峰值应力和峰值应变均升高。     

应变速率对双相耐候钢显微组织的影响

利用OM、TEM、热模拟实验,研究了应变速率对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢显微组织的影响。研究表明:在变形温度880℃,应变1.2条件下,随着应变速率从0.1 s~(-1)增加到20 s~(-1),耐候钢试样铁素体晶粒尺寸逐渐减小,铁素体体积分数逐渐增加;应变速率为1 s~(-1)时,铁素体转变量为86.2%,铁素体晶粒尺寸为4.5μm;应变速率为20 s~(-1)时,铁素体转变量为88.8%,铁素体晶粒最为细小,尺寸为2.2μm;当应变速率超过1 s~(-1)后,铁素体转变量增加明显变缓,但铁素体晶粒仍然继续细化。     

变形速率对细晶高强IF钢应力-应变曲线及显微组织的影响

以细晶高强IF钢汽车板为研究对象,在MMS-300热力模拟实验机上,测定了在变形温度为950、900℃时,变形速率分别为0.1、0.5、1、5和10g-1的应力应变曲线.结果表明,IF钢在950及900℃变形时,应力应变曲线为动态回复型,流变应力随着变形速率的增加而增加;在两种变形温度下,变形速率为0.1、0.5 S-1时对流变应力的影响差异较大.同时通过显微组织观察可发现,随变形速率的提高晶粒变细.     

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。