GCr15热变形行为与流变应力模型的研究

在热力模拟实验机Gleeble-3800上,对GCr15钢进行了单道次压缩实验,研究了其热变形行为.变形温度从950℃到1150℃范围变化,应变率从1s-1到10s-1范围变化.采用双曲正弦方程描述了GCr15钢的峰值流变应力与Zener-Hollomon参数的关系,方程中变形激活能的大小和其他常数采用回归分析得到.同时还得到了峰值应变方程以及流变应力模型,流变应力模型模拟结果与实验结果吻合较好.     

Cu-Ni-Si-Ag合金高温变形行为研究

通过高温等温压缩试验,对Cu-Ni-Si-Ag合金在应变速率为0.01～5s-1、变形温度为600～800℃的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。结果表明,在应变温度为750、800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征。同时从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的热变形激活能Q和流变应力方程。并综合考虑应变速率与温度的影响,采用动态材料模型建立了该合金的热加工图,并利用热加工图分析了该合金不同区域的高温变性特征以及组织变化。     

Cu-Ni-Si-P合金动态再结晶研究及组织转变

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金进行高温压缩实验,应变速率为0.01～5s-1、变形温度为600～800℃,对其高温等温压缩流变应力行为进行了研究.研究结果表明:随变形温度升高,合金的流变应力下降,随应变速率提高,流变应力增大.在应变温度为750、800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征.可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金高温变形时的流变应力行为.从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的应力指数n,应力参数α,结构因子A,热变形激活能Q和流变应力方程.合金动态再结晶的显微组织强烈受到变形温度的影响.     

变形条件对2519A铝合金动态力学性能与组织演化的影响

为研究温度与应变率对2519A铝合金动态力学行为及组织演化的影响,采用霍普金森压杆对2519A铝合金进行了不同温度(-90~350℃)、不同应变率下的动态冲击压缩实验,分析了该合金的动态力学性能,并结合金相显微镜与透射电镜对合金在冲击变形后的微观组织进行分析。结果表明:在250~350℃的高温环境冲击下,合金的流变应力迅速下降,组织以形变带为主,同时组织内伴随有明显的动态回复和动态再结晶。在20~150℃的环境中进行动态冲击,合金变形时组织出现了典型的绝热剪切带特征。在室温、应变率达到8200s-1时,应变率强化效果发生转变。随着温度降至-90℃,在绝热剪切带内的组织出现了长度较短、连续性差的微裂纹,同时组织内的长条状第二相粒子发生不同程度的脆性断裂。     

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...     

曲轴用34CrNiMo6高强结构钢的热变形行为研究

采用Gleeble-2000热模拟试验机,在950～1150℃的压缩温度、0.001～1s-1的应变速率条件下,对一种曲轴用34CrNiMo6高强结构钢进行高温压缩变形试验,获得了该材料的流变应力曲线。通过分析研究数据,获得了该材料的热变形方程、热变形激活能、Z参数等相关数学模型;材料的流变应力曲线分析表明,34CrNiMo6钢的高温流变应力随变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增加;在变形过程中,变形温度和应变速率均对34CrNiMo6钢的动态再结晶和动态回复产生重要影响,升高变形温度或降低应变速率,均有利于变形过程中动态再结晶的发生,有助于变形材料的晶粒细化。     

曲轴用34CrNiM06高强结构钢的热变形行为研究

采用Gleeble-2000热模拟试验机,在950～1150℃的压缩温度、0.001～1s-1的应变速率条件下,对一种曲轴用34CrNiMo6高强结构钢进行高温压缩变形试验,获得了该材料的流变应力曲线.通过分析研究数据,获得了该材料的热变形方程、热变形激活能、Z参数等相关数学模型;材料的流变应力曲线分析表明,34CrNiMo6钢的高温流变应力随变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增加;在变形过程中,变形温度和应变速率均对34CrNiMo6钢的动态再结晶和动态回复产生重要影响,升高变形温度或降低应变速率,均有利于变形过程中动态再结晶的发生,有助于变形材料的晶粒细化.     

Cu-2.32Ni-0.57Si-0.05P合金热压缩变形研究

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,对Cu-2.32Ni-0.57Si-0.05P合金在应变速率为0.01～5s-1、变形温度为600～800℃、最大变形程度为60%条件下,进行恒温压缩模拟实验研究.分析了实验合金在高温变形时的流变应力、应变速率及变形温度之间的关系,研究了变形温度对合金显微组织的影响.计算了合金高温热压缩变形时的应力指数n、应力参数α、结构因子A以及平均热变形激活能Q.结果表明:合金的流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大.热变形过程的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述.当变形温度高于750℃时,合金流变曲线呈现出明显的动态再结晶特征,合金显微组织为完全的动态再结晶组织.合金的热加工宜在应变速率为0.1～1s-1、温度为700～800℃范围内进行.     

23Co13Ni11Cr3Mo超高强钢的高温变形行为

在Glreeble 1500热模拟机上进行大变形等温压缩实验,研究了23Co13Ni11Cr3Mo钢的高温变形行为.结果表明:流变应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而增大,在高温、低应变速率下动态再结晶软化效应显著,在温度为1000℃、应变速率为0.001 s-1时流变应力下降29.6％.23Co13Ni11Cr3...     

Cu-Cr-Zr-Y合金动态再结晶及微观组织演化

通过在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行高温等温压缩试验,对Cu-0.4Cr-0.15Zr-0.04Y合金在应变速率为0.001~10s-1、变形温度为650~850℃、最大变形程度为50%条件下的流变应力行为进行了研究。分析了该合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,并研究了在热压缩过程中组织的变化。结果表明,热模拟试验中,应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而下降,随应变速率提高而增大。从应变速率、流变应力和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的应力指数(n)、应力参数(α)、结构因子(A)、热变形激活能(Q)和流变应力方程,变形温度对合金动态再结晶行为有强烈影响。     

显微带细化组织和两相组织对低Cr合金钢高温断裂行为的影响

针对低Cr合金钢进行轧制工艺设计,分别制备出显微带细化的1#组织和以马氏体/铁素体为特征的2#组织,在550℃、650℃、750℃对其进行高温拉伸实验。拉伸曲线和断后组织的分析结果表明,温度的升高和应变速率的减小能够促进再结晶过程,最终不但导致抗拉强度的降低,同时也减弱了组织内部滑移系统对亚结构界面运动的影响;然而具有2#两相组织的钢板其650℃的抗拉强度却比550℃的高。对组织和析出状态分析后认为,650℃变形时铁素体晶粒中大量形成的M₇C₃析出物显著提高了铁素体基体的强度,进而通过平衡其与回火马氏体之间的性能关系,使拉伸性能得以改善。     

Cr8钢的动态再结晶行为及组织转变

利用Gleeble-3500热/力模拟试验机对Cr8支承辊用钢在应变速率0.01～1s-1、变形温度950～1 200℃条件下进行了热压缩变形试验,研究了其热变形力学行为和再结晶规律,并对该钢热变形后的显微组织及物相变化进行了分析。结果表明:在应变速率较低为0.01s-1,当变形温度低于1 050℃时,Cr8钢热变形后的组织主要为动态回复型,当变形温度高于1 100℃时,热变形后的组织为动态再结晶型,且随着变形温度的升高,动态再结晶晶粒逐渐长大;当应变速率增加到0.1s-1时,热变形后的组织在温度低于1 050℃时为动态回复型,在温度高于1 100℃时为动态再结晶型;当应变速率增加到1s-1时,变形温度高于1 050℃时,热变形后的组织即发生了明显的再结晶,奥氏体晶粒大部分已长成为等轴的再结晶晶粒;Cr8钢热变形后的物相主要为α-Fe和γ-Fe,显微组织主要为马氏体和残余奥氏体。     

超塑处理对喷射成形GCr15钢超塑性的影响

研究了超塑处理对喷射成形GCr15钢超塑性的影响，超塑性拉实验结果表明，未经超塑处理的铸态试样，延伸率为119％，经过二次油淬和二次油淬＋高温回火超塑处理的两种试样，延伸率分别为328％和671％，变形温度和应变速率对GCr15钢的超塑性有一定的影响，但材料的微观组织对其超塑性具有决定性作用，超塑处理改变了材料试样的微观组织，导致其超塑性发生变化，经过二次油淬＋高温回火超塑处理后试样具有球化组织，其超塑性最好，未经超塑处理的铸态试样具有珠光体组织，超塑性最差，经过二次油淬超塑处理后试样的组织是马氏体和少量碳体物的混合，其超塑性介于上述两种试样之间，喷射成形工艺使GCr15钢获得均匀细化的稳定组织，这对于细晶超塑性是必要的，超塑处理材料的超塑性得到更大的提高。     

Dynamic shear response and evolution mechanisms of adiabatic shear band in an ultrafine-grained austenite–ferrite duplex steel

The dynamic properties of an intercritically annealed 0.2C5Mn steel with ultrafine-grained austenite–ferrite duplex structure were studied under dynamic shear loading. The formation and evolution mechanisms of adiabatic shear band in this steel were then investigated using interrupted experiments at five different shear displacements and the subsequent microstructure observations. The dynamic shear plastic deformation of the 0.2C5Mn steel was observed to have three stages: the strong linear hardening stage followed by the plateau stage, and then the strain softening stage associated with the evolution of adiabatic shear band. High impact shear toughness was found in this 0.2C5Mn steel, which is due to the following two aspects: the strong linear strain hardening by martensite transformation at the first stage, and the suppressing for the formation of shear band by the continuous deformation in different phases through the proper stress and strain partitioning at the plateau stage. The evolution of adiabatic shear band was found to be a two-stage process, namely an initiation stage followed by a thickening stage. The shear band consists of two regions at the thickening stage: a core region and two transition layers. When the adjoining matrix is localized into the transition layers, the grains are refined along with increasing fraction of austenite phase by inverse transformation. However, when the transition layers are transformed into the core region, the fraction of austenite phase is decreased and almost disappeared due to martensite transformation again. These interesting observations in the core region and the transition layers should be attributed to the competitions of the microstructure evolutions associated with the non-uniformly distributed shear deformation and the inhomogeneous adiabatic temperature rise in the different region of shear band. The 0.2C5Mn TRIP steel reported here can be considered as an excellent candidate for energy absorbers in the automotive industry.     

冷变形后不同回火温度对低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响

通过在690℃高温回火后对15SiMn2Mo低碳贝氏体钢进行10％拉伸变形或不同变形量压缩变形,再进行不同温度回火,研究了冷变形（拉伸和压缩）和变形后不同温度回火对试验材料的组织和性能的影响。结果显示,随着回火温度增加,试验柯料的抗拉强度增加,300℃回火强度达到最大值,与热轧低温回火强度相当。超过300℃回火材料的强度下降,伸长率和断面收缩率增加。随着压缩变形量的提高,材料的硬度值升高,加工硬化效果显著,组织中出现铁素体形变带。压缩变形后随着回火温度的提高,材料组织发生回复与再结晶,形成细小等轴晶粒,组织细化,压缩变形量增加,细化效果增加。     

Effects of ferrite grain size and martensite volume fraction on dynamic deformation behaviour of 0·15C–2·0Mn–0·2Si dual phase steels

Abstract

Effects of ferrite grain size and martensite volume fraction on quasistatic and dynamic deformation behaviour of 0·15C–2·0Mn–0·2Si dual phase steels were investigated in this study. Dynamic torsional tests were conducted on six steel specimens that had different ferrite grain sizes and martensite volume fractions, using a torsional Kolsky bar, and then the test data were compared in terms of microstructures, tensile properties, fracture mode, and adiabatic shear band formation. Under dynamic torsional loading, maximum shear stress and fracture shear strain increased with decreasing ferrite grain size and increasing martensite volume fraction. Observation of the deformed area beneath the fracture surface after the dynamic torsional test indicated that adiabatic shear bands of 5 to 15 μm in width were formed along the shear stress direction, and that voids or microcracks initiated at ferrites or martensite/ferrite interfaces below the shear band. The width of the shear band decreased as the ferrite grain size increased or the martensite volume fraction decreased. These phenomena were then analysed by introducing concepts of theoretical critical shear strain.     

变形终止温度对GCr15轴承钢显微组织的影响

采用MMS300热模拟试验机对GCr15轴承钢的热变形工艺进行模拟,研究变形终止温度对其显微组织的影响。结果表明,变形终止温度在770~870℃内变化时,其显微组织均为片层状珠光体+沿晶界分布的先共析碳化物,并且先共析碳化物周围存在铁素体薄膜。随着变形终止温度的升高,晶粒尺寸和珠光体团的尺寸均增加,珠光体的片层间距略微减小,硬度增加。通过回归分析获得维氏硬度与片层间距倒数的拟合方程HV=38.3S-1+92.7。变形终止温度在810~870℃内升高时,碳化物的网状程度增加。与810℃相比,变形终止温度为770℃和790℃时,碳化物的网状程度较严重。     

High temperature mechanical properties of triple phase steels

A 0.15% C–1.2% Si–1.7% Mn steel was intercritically annealed at 780 °C for 5 min and then isothermally held at 400 °C for 4 min followed by oil quenching to room temperature and the annealed microstructure consist of 75% ferrite , 15% bainite and 10% retained austenite was produced. Samples of this steel with triple phase structure were tensile tested at temperature range of 25–450 °C. Stress–strain curves showed serration flow at temperature range of 120–400 °C and smooth flow at the other temperatures. All of the stress–strain curves showed discontinuous yielding at all testing temperatures. Both yield and ultimate tensile strength decreased with increasing temperature, but there exists a temperature region (120–400 °C) where a reduction of strength with increasing temperature is retarded or even slightly increased. The variation in the mechanical properties with temperature was related to the effects of dynamic strain aging, high temperature softening, bainite tempering and austenite to martensite transformation during deformation.     

焊后热处理对T92钢焊接接头组织及性能的影响

通过模拟现场热处理工艺,研究了T92钢焊接接头在不同回火温度下的组织和性能。结果表明,焊缝硬度和母材抗拉强度均随回火温度的升高而降低。接头处未回火的马氏体粗大,呈细针状;740-780℃回火,马氏体组织变细,板条特征明显;超过780℃,马氏体板条特征消失,表现为屈氏体组织;随回火温度升高,母材碳化物产生偏聚,铁素体含量增加;780℃以下回火母材力学性能满足ASME标准要求。     

HSLA TRIP钢的动态拉伸行为及其模拟

研究了HSLA TRIP钢的相变诱发塑性,并模拟了其动态流变行为．结果表明,HSLA TRIP钢是应变率敏感的,屈服强度和抗拉强度均随着应变率的提高而增大,断裂延伸率降低．其变形机理是应变率硬化、绝热软化和残余奥氏体的应变诱发相变等因素的综合作用．计及拉伸流变过程中准静态向热激活、热激活向粘性拖曳及热激活和粘性拖曳综合作用和高应变率热软化特性,计算结果与实验具有较好的一致性．在高应变率拉伸变形过程中HSLA TRIP钢的塑性功热转化率为0．8-0．9．