反应堆压力容器用SA508Gr.4N钢的热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度为1050~1250℃、应变速率为0.001~0.1s-1、真应变量0.16的条件下,研究和分析SA508Gr.4N钢高温塑性变形及动态再结晶行为。结果表明:SA508Gr.4N钢的高温真应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,属于温度和应变速率敏感材料;在真应力-应变曲线的基础上,建立材料热变形本构方程,较好地表征了材料高温流变特征,其热激活能为383.862kJ/mol;其硬化率-应力(θ-σ)曲线均呈现拐点且-dθ/dσ-σ曲线出现极小值;临界应变随应变速率的增大与变形温度的降低而增加,且临界应变(εc)与峰值应变(εp)之间具有一定相关性,即εc/εp=0.517;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=8.57×10-4 Z0.148。     

Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为

为了探究Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为,在变形温度为1 123~1 423 K,应变速率0.01,0.1,1,10 s-1,真应变为0.6的条件下利用Gleeble-1500热模拟实验机进行热压缩模拟实验,通过实验机记录温度、真应力与真应变的关系,观察组织形貌演变规律.结果表明:流变应力曲线分为3个阶段,即加工硬化、动态软化及稳定流变应力;当变形温度升高和应变速率下降时,峰值应力及其所对应的临界应变减小,说明更容易发生动态再结晶;在变形初期ε0.1时,流变应力曲线出现应变增加而应力几乎保持不变的类屈服平台;压缩后的组织为奥氏体/铁素体双相组织,动态再结晶先在铁素体内部发生,随后由奥氏体承担;随着变形温度的升高和应变速率的下降,晶粒尺寸细化并趋于均匀,说明动态再结晶完成的更充分;本实验钢在本文处理工艺及0.6真应变下的最佳热加工工艺参数区间为1 250~1 400 K,应变速率为0.03~0.3 s~(-1);受合金元素影响,实验用钢的表观应力指数和热变形激活能分别为4.588 9和250.6 k J/mol,本构方程为ε·=6.20×10~9[sinh(0.009σ)]~(4.588 9)exp(-(250 601)/(8.314T)).     

低碳钢奥氏体再结晶模型的建立

为了描述低碳钢变形过程的组织演化,建立了一套完整的奥氏体动态再结晶、静态再结晶、亚动态再结晶模型.本文利用Gleeble试验机研究不同初始晶粒度、变形温度、应变和应变速率对奥氏体再结晶量和晶粒尺寸变化的影响.流变应力模型考虑了变形条件对模型系数的影响.利用测得的应力-应变曲线及晶粒度由多元非线性回归得出了奥氏体再结晶模型系数,并且由模型计算的峰值应变、稳定应变、硬化区流变应力、再结晶体积分数、晶粒尺寸和实际接近.     

TB6钛合金β区变形的动态再结晶动力学

使用圆柱形TB6钛合金试样在Thermecmaster-Z型热模拟试验机上进行热模拟压缩实验(变形温度为825~1100℃,应变速率为0.001~1 s^-1)。对采集的流变数据进行加工硬化率处理,确定动态再结晶体积分数,研究了TB6钛合金β区变形的动态再结晶动力学。结果表明,流变应力随着变形温度的降低或应变速率的提高而增大,流变曲线呈现出动态再结晶类型的特征。随着应变速率的降低和变形温度的提高,动态再结晶的体积分数和晶粒尺寸增大。在变形温度高于950℃、应变速率低于0.001 s^-1条件下,动态再结晶的晶粒严重粗化。动态再结晶动力学曲线经历缓慢增加—快速增加—缓慢增加三个阶段,呈现出典型的“S”型特征。确定了动态再结晶的体积分数达到50%时的应变,建立了TB6钛合金的动态再结晶动力学模型。     

B92SiQL钢的高温流变行为及变形机制研究

B92SiQL钢因高强度及抗扭转能力在预应力镀锌钢丝领域备受青睐,但热加工参数对其变形行为及性能产生重要影响。本研究对B92SiQL钢进行了变形温度为1 173～1 373 K、应变速率为0.1～20 s^-1的热压缩实验,并基于Zener-Hollomon参数和线性拟合,建立了应变补偿型Arrhenius本构模型。结果表明,流变应力随变形温度的升高或应变速率的降低呈减小趋势,B92SiQL钢的热变形激活能(Q)约为305.865 kJ/mol。该模型得到流变应力预测值与实验值的线性相关系数(R)约为0.994,平均绝对相对误差(AARE)约为2.800%。在较低变形温度下,微观组织中依然存在被拉长的原始晶粒;在1 373 K-0.1 s^-1热变形条件下,B92SiQL钢几乎发生了完全的动态再结晶(DRX),晶粒产生明显粗化;应变速率增大至10 s^-1时,晶粒尺寸明显减小。根据加工硬化率与流变应力曲线确定了B92SiQL钢发生DRX的临界应力和应变,得到临界条件与Z参数呈指数关系。根据传统的Avrami方程建立了B92Si...     

Aermet100钢高温变形动态再结晶晶粒演变行为

目的研究高温变形对合金动态再结晶晶粒尺寸的影响。方法利用Gleeble 3500热模拟试验机对Aermet100超高强度钢进行了热模拟压缩,分析了动态再结晶晶粒在变形温度为800~1040℃、应变速率为0.01~10 s-1条件下的演变行为。结果研究发现,Aermet100钢动态再结晶晶粒随变形温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小,高温、低应变速率变形后获得的动态再结晶晶粒尺寸较大,再结晶充分;低温、高应变速率获得的动态再结晶晶粒尺寸细小,但再结晶不完全。结论根据实验数据,建立了动态再结晶晶粒尺寸随Zener-Hollomon参数变化的理论模型,为Aermet100钢锻造工艺优化提供了理论依据。     

NF709奥氏体耐热钢的热变形行为

目的获得NF709钢的热变形工艺参数。方法利用Gleeble3800热模拟试验机,在变形温度为930~1230℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)、真应变为1.0的条件下,得到真应力-真应变曲线。依据流变应力曲线和相关热加工理论,建立材料的本构方程,分析试验钢的热变形特点。结果该试验钢在试验条件下的热变形激活能为424 kJ/mol,建立了试验钢在变形条件下的本构方程,回归出了动态再结晶临界应力和Z参数之间的关系方程。根据动态组织分析和相应的热加工条件,建立了试验钢的动态组织状态图,可以用来预测不同变形条件下的动态组织。建立了应变速率、温度和峰值应力之间的关系方程。结论在给定的变形温度或应变速率下,应变速率或变形温度对微观组织有显著影响。在1030~1230℃、应变速率为10 s~(-1)的条件下,试验钢在变形量较小时容易失稳,随着应变量增加,流变失稳消失。     

B30铜镍合金的高温热变形行为及加工图EI北大核心

在变形温度为750~1000℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下,对铸态BFe30-1-1铜镍合金进行了热压缩实验。综合分析摩擦和温升对合金流变应力的影响,利用修正后的流变应力曲线构建了BFe30-1-1铜镍合金的Arrhenius双曲正弦函数本构关系模型,基于动态材料模型构建合金的热加工图,研究合金热变形过程中的组织演变规律。结果表明:合金的峰值流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增加而升高,摩擦和温升能够显著影响合金的真应力-真应变曲线,热变形过程中发生了动态再结晶,本研究构建的合金本构关系模型对峰值应力的预测值与修正后实验值的平均相对误差仅为3.77%,能够准确地预测合金在不同热变形条件下的流变应力。结合热加工图和微观组织分析,合金的较合理的热塑性变形工艺区间为变形温度900~1000℃、应变速率0.04~0.16 s^(-1),在该变形条件下热压缩后的样品可获得更多的动态再结晶组织。     

5083铝合金的热变形组织演变及晶粒度模型

通过等温压缩实验、光学显微镜与透射电镜研究了变形温度300~450℃、应变速率0.01~1s-1、真应变0.36~1.2范围内变形条件对5083铝合金热变形组织演变的影响。结果表明:升高热变形温度或降低应变速率均可促进5083铝合金的动态再结晶发生,使变形后5083铝合金位错密度降低,再结晶晶粒尺寸增大;随着应变量的增加,变形后合金的位错密度降低,动态再结晶程度增大。根据唯象理论的指数模型,利用线性回归方法建立了5083铝合金动态再结晶晶粒度模型,模型计算值与实测值吻合良好,平均相对误差仅为4.6%。     

41Cr4钢高温加工过程流变应力模型建立

为了获得高温加工过程中41Cr4钢的动态再结晶体积百分数、真应力、真应变以及稳态应力和稳态应变,在不同变形温度、变形量和变形速度条件下,在GLEEBLE 3500试验机上完成了物理模拟试验.实验结果表明:变形刚开始时位错密度增大较快,因此应力迅速增大,产生加工硬化过程,随着应变的累积,动态回复的发生导致应力增加速度减慢,当应变进一步增大到超过临界应变时,动态再结晶软化导致流变应力降低.在此基础上建立41Cr4钢的流变应力模型时,考虑了加工硬化、动态再结晶以及动态回复对流变应力的影响,给出了与实验值比较接近的41Cr4钢的流变应力模型.     

GH4169合金变应变速率热变形过程动态再结晶动力学行为及建模

目的 研究变应变速率高温变形过程中GH4169合金动态再结晶行为和晶粒组织的演变机理.方法 在不同变应变速率工况下对GH4169合金进行高温压缩实验,分析了变形参数对动态再结晶行为与晶粒组织的影响规律,建立变应变速率工艺下GH4169动态再结晶动力学和晶粒尺寸预测模型.结果 随着第一阶段真应变的增加或第一阶段/第二阶段...     

Numerical simulation for stress/strain distribution and microstructural evolution in 42CrMo steel during hot upsetting process

Based on experimental results, the dynamic recrystallization mathematical models of 42CrMo steel were derived. The effects of strain rates on the strain/stress distribution and microstructural evolution in 42CrMo steel during hot upsetting process were simulated by integrating the thermo-mechanical coupled finite element model. The results show that the deformation of the specimen is inhomogeneous, and the degree of the deformation inhomogeneity decreases with the increase of strain rates. The distribution of the effective stress in the specimen is also inhomogeneous, and the locus of the maximum effective stress changes with the variations of strain rates. The dynamic recrystallization volume fraction decreases with the increase of strain rates. The distribution of the dynamic recrystallization grain is inhomogeneous in the deformed specimen, and the average dynamic recrystallization grain size decreases as the strain rate is increased. A good agreement between the predicted and experimental results confirmed that the derived dynamic recrystallization mathematical models can be successfully incorporated into the finite element model to predict the microstructural evolution in the hot upsetting process for 42CrMo steel.     

基于动态再结晶37CrS4特种钢的流变应力预测模型

使用Gleeble-1500D热模拟实验机对37CrS4特种钢进行单道次热压缩实验,研究了37CrS4钢在950～1100℃和0.01 s-1～10 s-1条件下的热压缩流变应力行为.结果 表明:这种钢的真应力应变曲线出现了明显的高温塑性变形动态再结晶行为;热变形后的微观组织为典型的板条状马氏体,发生动态再结晶行为的临...     

3003铝合金动态再结晶实验研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机对3003铝合金进行变形温度为300～500℃、应变速率为0.01～10.0s-1的高温等温压缩实验,由真应力-真应变曲线计算应变硬化速率,并采用截线法测量热压缩后平均晶粒尺寸,结果表明:3003铝合金动态再结晶临界应变εc随着Z参数的增大而提高,合金发生动态再结晶的临界条件为:...     

SA-508 Gr.3钢动态应变时效的研究进展

SA-508Gr.3钢凭借良好的力学性能,被广泛应用于压水堆核电站核岛设备上。本文综述了动态应变时效对SA-508Gr.3钢微观组织、断裂韧性和应力腐蚀敏感性的影响,总结了动态应变时效发生的机理,提出了SA-508Gr.3钢动态应变时效研究存在的问题及解决思路。     

Dynamic Recrystallization and Precipitation Behavior of Mn-Cu-V Weathering Steel

The hot deformation behavior of a Mn-Cu-V weathering steel was investigated at temperatures ranging from 850 to 1050℃ and strain rates ranging from 0.01 to 5 s-1 using MMS-300 thermal-mechanical simulator. The activation energy for dynamic recrystallization and stress exponent were calculated to be 551 kJ/mol and 7.73, respectively. The accurate values of critical strain were determined by the relationship between work hardening rate and flow stress (θ-σ) curves. The hyperbolic sine constitutive equation was employed to describe the relationship between the peak stress and Zener-Hollomon parameter during hot deformation. The interaction between dynamic recrystallization and dynamic precipitation of V(C,N) at a low strain rate was analyzed. The results showed that precipitation particles size of weathering steel increased with increasing strain at deformation temperature 950℃ and strain rate 0.1 s-1. The calculation results of the recrystallization driving force and pinning force showed that dynamic precipitation could retard the progress of dynamic recrystallization but not prevent it while the pinning forces is less than driving force. On the contrary, dynamic precipitation can effectively prevent the progress of dynamic recrystallization.     

Metadynamic recrystallization of 300M steel after isothermal compression

Isothermal compression tests of 300M steel were performed on a Gleeble-1500 thermo-mechanical simulator at deformation temperatures ranging from 1173 to 1373 K, strain rates ranging from 0.1 to 5.0 s^?1, and a strain of 0.69. Metadynamic recrystallization and grain growth after complete metadynamic recrystallization were investigated by isothermal compression with different inter-pass times. It was found that the inter-pass time, deformation temperature and strain rate markedly affected the austenite grains size of metadynamic recrystallization. The austenite grain size model and grain growth model of metadynamic recrystallization were determined based on the results of quantitative grain size. A good agreement between the predicted and measured austenite grain size and grain growth of metadynamic recrystallization was obtained, and the present models were effective to predict the austenite grain size and grain growth of metadynamic recrystallization in the isothermal compression of 300M steel.     

Mn18Cr18N护环钢静态再结晶组织及模型

在Gleeble-1500D热模拟机上,采用双道次热压缩试验研究Mn18Cr18N护环钢高温变形后不同停留时间内的静态软化行为,分析热变形温度、应变速率、变形程度以及初始奥氏体晶粒对静态再结晶行为的影响.通过应力补偿法计算静态再结晶软化率,并结合金相组织作了修正.建立其静态再结晶动力学模型,获得静态再结晶激活能249.3 k J/mol.研究表明:Mn18Cr18N钢静态再结晶软化曲线呈"S"形,符合Avrami方程.静态再结晶体积分数随着停留时间延长而增加,热变形温度越高,静态再结晶分数越大,而在较低温度和较小变形程度时,孕育时间较长,主要发生静态回复,将静态再结晶动力学模型的预测结果与实测值进行比较,二者吻合较好,为护环钢后续热镦粗工艺模拟提供更为详尽的模型.