高铁螺纹道钉钢TD16静态再结晶行为研究

利用双道次热压缩实验,在Gleeble-3500型热模拟机上研究了金属材料高铁螺纹道钉钢TD16的静态再结晶行为,分析了不同变形温度、应变、应变速率和初始晶粒尺寸对高铁螺纹道钉钢TD16的静态再结晶体积分数的影响。借助金相显微镜,对单道次热压缩后的试样进行微观组织分析,获得静态再结晶晶粒尺寸。基于实验数据进行线性回归分析确定材料的相关参数,从而建立了高铁螺纹道钉钢TD16静态再结晶的动力学模型和晶粒尺寸模型。通过不同热变形工艺参数下高铁螺纹道钉钢TD16静态再结晶动力学模型预测值与实验值的对比可知,实验数据与预测数据吻合良好,从而较好的验证了高铁螺纹道钉钢TD16动力学模型的正确性。     

铸态P91耐热合金钢高温流变行为及本构方程

为了研究铸态P91耐热合金钢的高温变形流变特性,建立铸态P91耐热合金钢高温流变应力本构方程,采用Gleeble-3500热模拟实验机对铸态P91耐热合金钢进行等温热压缩实验,研究了变形温度为900~1200℃、应变速率为0.01~5 s-1、变形量为60%条件下的热变形行为。研究结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶现象越容易发生,流变应力显著降低,曲线由加工硬化型向动态回复及动态再结晶型转变。在双曲正弦修正的Arrhenius型方程及Zener-Hollomon参数的基础上,考虑真应变对流动应力的影响,建立了铸态P91耐热合金钢的流变应力模型及本构方程。误差分析表明,所建立的本构方程具有良好的精度。     

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。     

Ni-Cr-Mo-B特厚板钢的热压缩变形行为

利用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了Ni-Cr-Mo-B特厚板钢在900~1150℃、应变速率为0.01~10 s-1、试样工程应变量为70%的热压缩变形行为。基于实验数据,使用回归分析的方法建立了Ni-Cr-Mo-B钢的双曲正弦Arrhenius型本构方程。采用应变硬化速率与应力关系曲线、实验流变曲线准确的确定了表征动态再结晶行为的重要特征参数:临界应力/应变、峰值应力/应变和稳态应力/应变。结果表明:Ni-Cr-Mo-B钢的热变形激活能(Q)为351074 J·mol-1;随着变形温度升高及应变速率减小,即Zener-Hollomon参数(Z)减小,各特征参数减小,有利于动态再结晶发生;临界应力与峰值应力比为0.89,临界应变与峰值应变之比为0.44。此外,基于Z参数,确定了Ni-Cr-Mo-B钢动态再结晶特征参数的数学预测模型。     

Q550D超低碳贝氏体钢动态再结晶行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对Q550D超低碳贝氏体钢进行等温压缩变形试验,研究了该合金在变形温度为1000～1150℃、应变速率为0.01～0.1 s-1条件下的流变行为。通过应力-应变曲线研究了Q550D钢的动态再结晶规律,并采用硬化率-应变(θ-ε)曲线较精确地确定了动态再结晶的临界条件和峰值应力应变。利用Avrami方程和应力应变曲线建立Q550D钢动态再结晶动力学模型。并通过线性回归分析计算出Q550D超低碳贝氏体钢变形激活能Q,获得了Q550D超低碳贝氏体钢高温条件下的流变应力本构方程。     

30CrNi3MoV钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机对30CrNi3MoV钢进行单向热压缩试验,研究了其在变形温度950~1150 ℃、应变速率0.01~10 s^-1的热变形行为,构建了应变补偿型流变应力本构方程,并绘制出该钢的热加工图。结果表明,30CrNi3MoV钢真应力-真应变曲线有3种不同特征:高温小应变速率时,表现为典型的动态再结晶过程;低温小应变速率时,曲线为动态回复特征;应变速率较大时,应力随应变的增大而增大,无明显的峰值应力。采用5次多项式拟合构建的应变耦合流变应力本构方程具有高的精确度,采用该方程获得的预测值与试验值的平均相对误差为3.2%,相关性系数R值为0.993。从热加工图中得到试验钢最佳的热加工工艺参数范围是:变形温度为1020~1150 ℃、应变速率为0.03~0.35 s^-1。     

GCr15轴承钢热变形行为及加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了GCr15轴承钢在变形温度800~1200℃、应变速率0.01~10 s-1、真应变0.7条件下的热变形行为,建立了其基于峰值应力的本构方程,分析了不同应变量的热加工图,并建立了再结晶区域图。结果表明:变形温度越高,应变速率越小,流变应力越低,材料越容易发生动态再结晶;确定了其在真应变0.6及0.7时的安全区与失稳区,并得到了试验钢发生部分动态再结晶的热变形工艺参数。     

25CrMo4钢热压缩变形行为及流变应力本构方程

通过Gleeble-1500型热/力试验机对25CrMo4钢进行了热压缩实验,研究了25CrMo4钢在应变速率为0. 1、1和10 s-1,变形温度为1050、1100和1150℃条件下的热压缩变形行为。结果表明,该材料软化机制以动态再结晶为主。采用Arrhenius双曲正弦函数建立了25CrMo4钢峰值应力本构方程,确定了25CrMo4钢的变形激活能为441 k J·mol-1。通过将峰值应力本构方程中的材料常数替换为应变的多项式函数,建立了综合应变速率、变形温度以及应变量的流变应力本构方程。该方程计算得出的数据与实验数据吻合较好,说明其可精确描述25CrMo4钢的热压缩变形行为。     

35CrNi3MoV钢动态再结晶及高温本构关系

用圆柱试样单轴压缩方法研究了35CrN i3MoV钢的热变形行为。根据试验结果,应用热变形方程式回归出了动态再结晶参数。在综合考虑动态再结晶以及热变形本构方程理论的基础上,建立了分段式动态再结晶本构方程,方程参数包括峰值应力、峰值应变、稳态应力和曲线形状表征参数。所建立的本构方程预测出的35CrN i3MoV钢高温应力应变曲线与试验结果符合。     

基于微观机理的电磁铸造35CrMo钢的高温流变本构方程

采用Gleeble-3810热模拟试验机,在变形温度为850~1150℃,应变速率为0.01~10 s-1条件下对电磁铸造35CrMo钢进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变温度、应变速率对35CrMo钢的高温流变应力行为的影响。以应力-位错关系和动态再结晶动力学为基础,分别构建了35CrMo钢临界应变前后的本构方程。结果表明:35CrMo钢的流变应力与应变速率呈正相关,与应变温度则呈负相关;高温低应变速率下的流变应力曲线呈现明显的动态再结晶现象,显微组织分析显示,降低应变温度和提高应变速率能有效细化变形组织晶粒。而Deform-3D有限元模拟表明,构建的本构方程能够准确预测电磁铸造35CrMo钢的高温流变应力。