厚钢板差温轧制心部变形与实验研究

传统对称轧制在厚规格钢板生产中会出现心部变形不充分问题,导致心部晶粒粗大,基于轧前超快速冷却的差温轧制可以有效提高厚钢板心部变形。结合差温轧制实验并通过Ansys热力耦合有限元模拟了差温轧制过程,研究了差温轧制对厚钢板心部变形的影响,并与均温轧制进行了对比。结果表明：与均温轧制相比,相同条件下差温轧制心部应变可提高30.0%;差温轧制心部等效应变随对流换热系数和压下率的增大逐渐变大,钢板心部变形更加充分。通过实验验证了差温轧制可提高心部变形,有效细化钢板心部晶粒尺寸,消除带状组织,在一定程度上验证了有限元模拟的准确性。     

差温轧制对厚板芯部变形的影响

采用有限元方法建立了厚板轧制的刚塑性有限元模型,以研究在厚板轧制过程中引入厚度方向上的温度梯度对钢板芯部变形的影响。并与传统均温轧制进行对比,研究了差温轧制对钢板头部变形与宽展的影响,以及在两种工艺下钢板厚度方向上应变分布的变化,分析了差温轧制条件下应变、压下量与板坯厚度之间的关系。结果表明,温度梯度轧制有利于增加坯料芯部变形,差温轧制钢板头部呈现单鼓形,而均温轧制钢板头部为双鼓形。均温轧制中心与表面宽展差值为差温轧制这一数值的16倍。随着板厚减薄,道次压下量增大,差温轧制钢板内部应变逐渐提高。但当道次压下率和板厚过大或过小时,差温轧制对中心应变的改善作用不明显。     

厚规格钢板蛇形轧制变形渗透性影响因素分析

采用ANSYS/LS-DYNA对厚规格钢板蛇形轧制过程进行了数值模拟研究,讨论了不同轧制方式和轧制工艺参数对钢板变形渗透性的影响规律,重点关注蛇形轧制对厚规格钢板心部变形的影响。结果表明:蛇形轧制中钢板上下表面金属流动的速度差会导致钢板在厚度方向上产生强烈的塑性变形,促进变形向钢板心部渗透,且钢板心部的等效应变随着异速比的增加而增大;增加压下量可显著增大钢板心部的等效应变,且对改善钢板厚度方向上的不均匀变形也有显著作用;摩擦系数对钢板变形的影响主要集中于钢板表面,对钢板心部变形的影响甚小;错位量和轧制速度对钢板厚度方向上的等效应变影响甚小。     

差温轧制对7055铝合金厚板剥落腐蚀性能的影响

采用强制调控轧制过程表层与心部温差的方法,实现了7055铝合金60 mm厚板的差温轧制。对轧制后的板材进行双级固溶处理(390℃0.5 h+470℃1 h)和回归时效处理(185℃0.5 h+125℃22 h);采用剥落腐蚀、金相、SEM、EBSD、透射电镜等方法研究了差温轧制对板材不同厚度层组织与剥落腐蚀性能的影响,并与常规轧制厚板进行对比分析。研究结果表明:与常规轧制相比,差温轧制通过改善板材心、表温差,增大了厚板心部的变形能力,提高了变形均匀性,使厚板再结晶程度、晶粒平均尺寸和大角度晶界占比均有所增加,但其各层耐剥落腐蚀性能有所下降。     

Nb-Ti连铸坯热芯大压下轧制动态再结晶行为研究

采用热模拟单道次压缩实验，研究了Nb-Ti连铸坯热芯大压下轧制中动态再结晶行为及奥氏体晶粒转变规律。结果表明，变形温度越高，应变速率越低，发生动态再结晶的临界应变值越小，动态再结晶越充分。在变形温度1 350 ℃，继续增加应变至0.8和增加应变速率至10 s^-1，奥氏体晶粒尺寸并未得到进一步细化，反而较应变0.5和应变速率5 s^-1下的奥氏体晶粒更加粗大。这是因为高温粘塑性区的金属晶间粘性流动增加，位错增殖速度增大，在动态再结晶过程中会重新形成新的无畸变再结晶晶粒，这些新的无畸变晶粒的亚动态再结晶动力学极快，在较大驱动力下使奥氏体晶界快速迁移，从而使奥氏体发生一定程度的粗化。     

Nb-Ti连铸坯热芯大压下轧制动态再结晶行为研究

采用热模拟单道次压缩实验,研究了Nb-Ti连铸坯热芯大压下轧制中动态再结晶行为及奥氏体晶粒转变规律。结果表明,变形温度越高,应变速率越低,发生动态再结晶的临界应变值越小,动态再结晶越充分。在变形温度1 350 ℃,继续增加应变至0.8和增加应变速率至10 s^-1,奥氏体晶粒尺寸并未得到进一步细化,反而较应变0.5和应变速率5 s^-1下的奥氏体晶粒更加粗大。这是因为高温粘塑性区的金属晶间粘性流动增加,位错增殖速度增大,在动态再结晶过程中会重新形成新的无畸变再结晶晶粒,这些新的无畸变晶粒的亚动态再结晶动力学极快,在较大驱动力下使奥氏体晶界快速迁移,从而使奥氏体发生一定程度的粗化。     

403(改型)钢动态再结晶行为

通过热压缩试验研究了403(改型)马氏体不锈钢在不同变形温度、应变速率和变形量条件下的动态再结晶规律。结果表明,在一定的变形量条件下,变形温度越高,应变速率越小,材料更容易发生动态再结晶;变形量增加到一定程度时,应变硬化在变形过程中起主导作用。相同条件下,变形量越大,再结晶晶粒尺寸越小。同一试样的不同部位再结晶程度不同,等效应变越大的区域越容易发生动态再结晶。在同一变形量下,动态再结晶晶粒尺寸D与参数Z有如下关系,D=3007.64Z-0.19,Z=.ε.exp(367.293/RT)。     

热辊轧制AZ31镁合金带材过程变形规律研究

本文利用有限元软件DEFORM分析了初始厚度、轧辊温度、压下率及轧制速度对热辊轧制AZ31镁合金冷带材过程接触压力、速度、等效应力、等效应变及等效应变速率分布规律。结果表明：热辊对轧件起到了显著加热作用,轧件温度明显升高,表面与心部温差先增加后减小。接触压力在刚端与塑性交界面急剧增加然后降低,进入塑性变形区再次增加至前滑区降低,从入口端到出口端速度和等效应变呈近似S型增加,等效应力和等效应变速率整体变化趋势是先增加后降低。稳态轧制力随初始厚度、压下率和轧辊温度变化呈近似线性变化,随轧制速度增加呈指数增加。初始厚度增加加大了表面和心部变形速度差及等效应变和应变速率的不均匀分布。相比压下率较小时的压缩变形,随着压下率增加剪切变形量增大,且轧辊热量更易传递至心部,变形更均匀。当轧制速度较大时,表面和心部等效应力、等效应变与等效应变速率差值显著增加,不利于均匀性变形。     

蛇形热轧中轧制参数对7075铝合金厚板变形分布的影响

介绍了蛇形轧制的实现方式。运用数值模拟方法,在Deform 3D上分析单道次轧制过程中蛇形轧制和对称轧制7075铝合金厚板的流动速度及应力应变分布情况,分析异速比、上下轧辊错位量和压下量对蛇形轧制变形区内轧板等效应变和剪切应变的影响规律。结果表明：蛇形轧制中,由于下辊速度快,轧板下层金属流动比上层快,蛇形轧制中轧板下层等效变形大于上层,且随着异速比的增大,上下层金属变形差距增大;对称轧制中厚板心部的剪切应变几乎为0,蛇形轧制中由于有“搓轧区”的存在,厚板心部的剪切应变远大于对称轧制的,且随着异速比的增加和错位量的增加,轧板心部的剪切变形增大。这种附加的剪切变形有利于使变形向厚板心部渗透,从而改善厚板高向变形的不均匀性。     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的变形组织及形变特征

在变形温度为150～400 ℃、应变速率为0.3～0.000 3 s~(-1)条件下,在Gleeble1500热模拟机上采用等温拉伸试验对AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的高温塑性及组织演变进行研究.结果表明:两种AZ31镁合金板的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增大.铸轧板的应变硬化指数和应变速率敏感系数均大于常规轧制板的.在高温低应变速率变形条件下,铸轧板的晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板的.低应变速率下拉伸变形后的动态再结晶晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加;不同变形条件下铸轧板的晶粒尺寸均小于常规轧制板的;再结晶晶粒尺寸和Z参数呈幂律关系.     

压下变形参数对超高强钢再结晶规律的影响

以一种超高强钢为研究对象,对其进行了热力学计算分析和热模拟压下实验,采用金相组织和扫描形貌分析等手段,研究了压下变形参数对超高强钢再结晶的影响规律。研究结果表明：变形速率越大,变形温度越低,实验钢动态再结晶越不容易发生;变形温度为950 ℃,变形速率为0.1 s-1时,真应变为0.1,奥氏体晶粒尺寸为6524 μm;真应变为05时,稳态连续再结晶形成的奥氏体沿着原来奥氏体向晶内长大,尺寸较为均匀,晶粒细化到4821 μm;真应变为08时,发生非连续再结晶,晶粒细化到3045 μm,呈现多边形等轴状。     

道次压下率对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织、力学性能及均匀性的影响

通过实验和数值模拟的方法研究了道次压下率（PRPP）对7055铝合金板材的应变分布、微观组织、力学性能及其沿厚度方向的均匀性的影响。结果表明,总变形量相同的情况下,增大道次压下率,可以减小7055铝合金板材表层与中间层之间的等效应变差。道次压下率较小的工艺轧制板材的表层比中间层的再结晶比例高,并且中间层有尺寸较大的再结晶晶粒。然而,经道次压下率较大的工艺轧制的板材沿厚度方向有均匀的再结晶比例和再结晶晶粒尺寸。因此,道次压下率较大的轧制工艺可以提高板材组织和力学性能的均匀性。     

道次压下率对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金组织、力学性能及均匀性的影响（英文）

通过实验和数值模拟的方法研究了道次压下率(PRPP)对7055铝合金板材的应变分布、微观组织、力学性能及其沿厚度方向的均匀性的影响。结果表明,总变形量相同的情况下,增大道次压下率,可以减小7055铝合金板材表层与中间层之间的等效应变差。道次压下率较小的工艺轧制板材的表层比中间层的再结晶比例高,并且中间层有尺寸较大的再结晶晶粒。然而,经道次压下率较大的工艺轧制的板材沿厚度方向有均匀的再结晶比例和再结晶晶粒尺寸。因此,道次压下率较大的轧制工艺可以提高板材组织和力学性能的均匀性。     

球阀零件复合轧制再结晶演化行为研究

复合轧制是一种将普通环轧与三辊横轧相结合的塑性回转成形新方法,可实现球阀类零件的精密成形。以复合轧制为工艺对象,利用有限元模拟与实验验证相结合的方法,研究球阀零件成形过程中的再结晶演变规律及主要工艺参数对其影响规律。结果表明:球阀零件复合轧制过程中,动态再结晶发生的先后与应变发生的先后有关,而发生的速度则与所处位置的温度和变形速度有关;球阀零件除心部晶粒细化作用不明显外,整个内孔壁等大部分金属都发生明显晶粒细化;随着初轧温度的升高,成形件晶粒尺寸逐渐增大,平均晶粒尺寸均匀性越好;随进给速度增加,晶粒尺寸的轴向差异越明显,且晶粒尺寸会略大,平均晶粒尺寸均匀性越差。     

不同厚度7050铝合金[增]板材的组织与性能

利用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸和紧凑拉伸实验对4种不同厚度的7050铝合金板材的显微组织、拉伸性能和断裂韧性进行分析。结果表明：7050合金板材中粗大第二相主要为Al7Cu2Fe相和Al2CuMg相,晶粒组织为不完全再结晶组织;从表层到心部第二相粒子数量增加,尺寸增大,分布变集中,再结晶比例逐渐降低;板材厚度增加,第二相粒子数量增加,尺寸增大,再结晶比例降低,但再结晶晶粒和亚晶尺寸逐渐增大。因此,厚度方向表层到心部,板材的强度和断裂韧性逐渐降低。此外,强度和断裂韧性具有一定的各向异性,同一厚度处L向的强度高于LT向和ST向,L-T向的断裂韧性大于T-L和S-L向。板材厚度增加,强度和断裂韧性降低,并且不同方向的性能差异增大。因此,板材厚度越大,越不利于获得均匀的组织和性能。     

含Ti高强建筑结构钢HG785轧制中的动态再结晶行为研究

通过热模拟和微观组织的观察,对含Ti高强结构钢HG785在轧制过程中动态再结晶行为进行了研究;并探讨了变形条件对HG785钢奥氏体动态再结晶的影响。结果表明:试样的应变速率越小,越有利于动态再结晶进行,且随应变速率增大,动态再结晶晶粒变小;材料的变形温度越高,越有利于动态再结晶进行,但随着变形温度的提高,奥氏体动态再结晶晶粒会粗化。     

热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温等温压缩试验,研究了热变形参数对GH690合金晶粒细化的影响.结果表明:当变形程度较小时,随着真应变的增加,GH690合金动态再结晶的晶粒尺寸逐渐减小,但当真应变达到0.5后,随着真应变继续增加,动态再结晶晶粒尺寸变化不大;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的升高而增大,随应变速率的增大而减小.建立起热变形条件即Z参数与动态再结晶晶粒尺寸的关系.     

不同厚度7050铝合金板材的组织与性能

利用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸和紧凑拉伸试验对4种不同厚度的7050铝合金板材的显微组织、拉伸性能和断裂韧性进行分析。结果表明:7050合金板材中粗大第二相主要为Al_7Cu_2Fe相和Al_2CuMg相,晶粒组织为不完全再结晶组织;从表层到心部第二相粒子数量增加,尺寸增大,分布变集中,再结晶比例逐渐降低;板材厚度增加,第二相粒子数量增加,尺寸增大,再结晶比例降低,但再结晶晶粒和亚晶尺寸逐渐增大。因此,厚度方向表层到心部,板材的强度和断裂韧性逐渐降低。此外,强度和断裂韧性具有一定的各向异性,同一厚度处L向的强度高于LT向和ST向,L-T向的断裂韧性大于T-L和S-L向。板材厚度增加,强度和断裂韧性降低,并且不同方向的性能差异增大。因此,板材厚度越大,越不利于获得均匀的组织和性能。     

30Cr2Ni4MoV低压转子钢的静态再结晶行为

在Gleeble-1500D热模拟实验机上,使用双道次热压缩的方法,研究了30Cr2Ni4MoV低压转子钢在高温变形时的静态再结晶行为。讨论了变形温度、应变、应变速率与原始晶粒尺寸对其静态再结晶的影响。根据实验结果,建立了30Cr2Ni4MoV钢静态再结晶动力学模型以及静态再结晶晶粒尺寸模型。实验结果表明:间隔时间越长、变形温度越高、应变和应变速率越大,静态再结晶体积分数越大;变形温度越低、应变越大、原始晶粒尺寸越小,静态再结晶晶粒越细小。     

热变形对含铌奥氏体不锈钢07Cr18Ni11Nb再结晶行为的影响

采用热模拟压缩及中试热轧的试验方法,研究了热变形对含铌奥氏体不锈钢07Cr18Ni11Nb再结晶行为的影响。结果表明:热压缩变形时,试验钢再结晶程度随变形温度、变形量的升高以及变形后保温时间的延长逐渐增大;变形温度越高、变形量越大,发生再结晶所需的保温时间越短;保温时间越长,再结晶晶粒长大越明显;轧制变形时,热轧板1/4厚度处更容易发生再结晶,随着轧制温度和变形量的升高,1050 ℃轧制变形25%时可在全厚度获得完全再结晶组织。