超级钢细晶轧制过程中再结晶及γ晶粒尺寸的模拟计算

建立了低碳钢和HSLA钢热变形过程中动态，亚动态及静态再结晶的数学模型，描述了板带热连轧过程中奥氏体晶粒尺寸演变和再结晶行为，讨论了轧制规程和钢种成分对再结晶动力学和奥氏体晶粒细化的影响，结果表明；在400MPa超级钢轧制工艺条件下，奥氏体动态再结晶主要发生在温度较高的粗轧阶段，而静态及亚动态再结晶在粗轧及精轧前几道次发生的非常充分，在精轧后几道次很难充分发生；奥氏体晶粒最终尺寸随着终轧温度的降低而减少，并且HSLA钢和C-Mn钢相比，相同的轧制工艺和温度制度下，前者奥氏体晶粒要更细一些；模型的计算结果与实测值进行对比吻合良好。     

高强耐蚀车体用钢热变形行为及本构方程的研究

使用GLEEBLE 3500研究了高强耐蚀车体用钢在热变形过程中动态再结晶、静态再结晶的规律,建立了变形抗力模型.通过单道次压缩实验,得到了温度与应变速率对变形抗力影响的模型,推导出高强耐蚀钢的动态再结晶发生时的激活能;通过双道次压缩实验,研究了形变温度和道次间停留时间对应力-应变曲线的影响规律,建立了高强耐蚀钢奥氏体静态再结晶动力学方程,计算了高强耐蚀钢的静态再结晶激活能.结果表明:形变温度和应变速率是对单道次压缩应力-应变曲线影响最明显的两个因素.在相同温度下,变形速率越大,高强耐蚀钢的峰值应力越大;在应变速率一致的情况下,温度降低峰值应力增大.变形温度和道次间隔时间对高强耐蚀钢的双道次压缩应力-应变曲线的影响明显.变形温度越高,道次间隔时间越长,高强耐蚀钢的静态再结晶程度越高,软化作用越明显.     

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.     

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。     

高速钢高温变形再结晶规律研究

本文研究了W9Mo~3Cr~4V钢的热变形奥氏体动态再结晶规律。结果表明:由于形变诱发析出碳化物的影响,W9Mo~3Cr~4V钢热变形奥氏体动态再结晶方式与低碳低合金钢的晶界弓出机构和晶界生核机构不同,是通过亚晶合并形成再结晶晶粒的,即亚晶合并机构。当形变速率较低时,可由亚晶粒直接形成再结晶晶粒。形变温度和形变速率对W9Mo~3Cr~4V钢热变形奥氏体动态再结晶影响比较复杂,不能简单地用Z参数来统一描述。     

合金元素对热变形奥氏体再结晶的影响

为了突出合金元素对再结晶模型的影响,以Avrami方程为动力学基础,对现有模型进行修正,建立了热变形奥氏体再结晶动力学模型,确定动态、静态再结晶分数与温度、变形条件和化学成分的函数关系,并采用单道次和双道次压缩实验验证了Si-Mn钢和Nb-V钢再结晶动力学模型.结果表明:低合金和微合金元素均能抑制再结晶的发生,使流变应力增高;计算值和测量值吻合得很好,充分证明了模型的准确性.     

Mn-Cr齿轮钢动态再结晶行为及组织演变

采用Gleeble 1500热模拟试验机研究了一Mn-Cr齿轮钢在变形速率为0.1～1 s-1、变形温度为900～1150℃、原始奥氏体晶粒尺寸为70～150 μm条件下的动态再结晶行为及再结晶奥氏体晶粒尺寸的变化规律.实验结果表明,Mn-Cr齿轮钢在温度较高,应变速率较低及原始奥氏体晶粒较细的情况下变形时,表现出典型的动态再结晶行为.再结晶发生的条件为Zener-Hollomon参数小于某一临界值(Zc).再结晶晶粒按晶界突出机制形核.通过回归分析,确定该齿轮钢的再结晶激活能为378.6 kJ/mol,应力指数为5.8.Z参数控制形变储存能,因而唯一地决定动态再结晶晶粒尺寸Ds,二者符合关系式Ds=1.3×105Z-0.25.     

Ti-IF钢铁素体区热变形行为研究和Zener-Hollomen参数方程的建立

利用单道次压缩变形,研究了变形温度、变形速率和变形程度对一种Ti-IF钢的奥氏体区、铁素体区和两相区的热变形行为的影响.在奥氏体区和铁素体区变形时,随变形温度的降低流变应力增加,而在两相区变形时,随变形温度的降低流变应力降低.Ti-IF钢的铁素体动态再结晶受变形温度的影响最大,在铁素体变形高温区可以发生动态再结晶,铁素体区变形高温区域的变形抗力显著降低.根据流变应力曲线,确定了Ti-IF钢Z-Hollomen参数方程.     

奥氏体护环钢在热变形条件下的力学行为和组织变化

本文利用热扭转试验方法,研究了50Mn18Cr4WN 护环钢热变形金属学问题。主要内容有护环钢在热变形条件下的应力一应变曲线,热变形过程中产生的动态再结晶及在变形温度下保持时产生的静态再结晶行为。建立了变形参量和力学行为与组织变化的对应关系。提出了细化护环钢晶粒的新途径及可采用的工艺。     

12%Cr超超临界转子的热加工过程物理模拟及研制

采用Thermo-Calc软件对12%Cr超超临界转子钢的伪二元平衡相图及碳氮化物溶度积进行了理论计算,得到了实验转子钢的伪二元平衡相图,其室温平衡组织为α相、M(C,N)和M23 C6型碳化物.采用膨胀法测得了实验转子钢的临界点及CCT曲线,得到的Ac1、Ac3及Ms点与相图计算结果吻合较好.采用物理模拟方法研究了实验转子钢的热变形行为,洲得该钢的热变形激活能为439kJ/mol,确定了其热变形方程及变形抗力与峰值应变和Z参数之间的关系式;给出了不同应变量、变形温度及应变速率条件下试验用钢的应变速率敏感性指数及能量消耗效率,建立了该钢的热加工图,确定了其热加工塑性与温度的定量关系式;给出了实验转子钢奥氏体发生完全动态再结晶的条件及临界Z值(变形条件900℃,0.01s-1),建立了实验转子钢奥氏体动态再结晶的体积分数与应变量之间的定量关系;研究了试验用钢的静态再结晶行为,得到了其静态再结晶激活能及静态再结晶动力学方程.基于上述结果,提出了12%Cr超超临界转子的热加工工艺制度,制造出了国内首支满足技术条件要求的百万千瓦超超临界机组用转子锻件.     

奥氏体不锈钢热轧加工性能的数学模型研究

钢的热加工性能是钢的热轧工艺设计的基础.奥氏体钢在热加工中涉及到众多的物理现象,如动态回复、动态再结晶、静态回复、亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大.一个优秀的描述钢的热加工性能的数学模型可以优化热轧工艺,提高生产效率,改善产品质量.综述了奥氏体不锈钢在热加工中发生的各类物理现象及其相对应的数学模型,讨论了变形温度、变形参数与流变应力、再结晶以及再结晶晶粒度之间复杂的关系,并分析了在工业多道次轧制工艺中,如何应用这些数学模型模拟和预测轧钢过程中残余应变和其内部组织的演变过程.     

18%Ni马氏体时效钢的超塑性

本文采用热形变动态再结晶+冷变形后静态再结晶的复合工艺,对两种18%Ni(2.45GPa)马氏体时效钢进行晶粒细化处理,奥氏体平均晶粒直径分别为2.5和5μm。在837℃,拉伸速度为0.1mm/min时,最大延伸率为300%,最大流变应力仅为94MPa。应变速率敏感性指数(m)为0.40,拉伸试样的断裂是由于晶粒长大伴随沿晶界空洞形核、长大、连接的结果。     

23CrNi3Mo钢动态再结晶行为和组织演变研究

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行单道次热压缩变形,通过控制变形温度(900,950,1 000,1 050℃)和应变速率(0.01,0.1和1 s-1)研究了23CrNi3Mo钢的动态再结晶行为,分析了变形温度、应变速率对动态再结晶行为和组织演变的影响.结果表明:23CrNi3Mo钢动态再结晶的再结晶激活能为293.23 kJ/mol;采用θ-σ模型较精确地获得了发生动态再结晶的临界应变与峰值应变,并确定了其平均比值εc/εp=0.63;确定了材料常数和热变形本构方程.通过对热模拟实验数据的分析和显微组织观察,建立了不同变形条件下动态再结晶模型和晶粒尺寸模型.     

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。     

300M钢的热变形行为及热锻成形工艺研究现状

300M钢凭其优异的综合力学性能而被广泛应用于飞机起落架大型构件的生产。在大型构件的热锻成形过程中,材料的流动行为及组织演变受到众多因素影响,变形机制复杂。主要从300M钢的热变形本构模型、微观组织演变以及锻造工艺三方面对现有研究进行综述。在热变形本构模型方面,综述了300M钢在单道次及多道次热变形下的本构模型的研究现状。在微观演化方面,综述了300M钢热变形各个阶段所对应的组织演化机制,包括晶粒长大、动态再结晶、静态再结晶、亚动态再结晶以及相变过程。此外,从数值分析角度综述了热锻成形工艺的研究现状。最后,针对现有研究提出了后续值得继续深入研究的方向。     

一种压力容器用钢动态再结晶行为的研究

本文利用Gleeble 3500热／力模拟试验机,在不同变形温度和变形速率下,对一种压力容器用钢进行单道次热压缩试验。试验结果表明：该种钢在热变形时,同时发生加工硬化和动态再结晶（动态软化）过程。根据试验数据,可以计算出热变形时的动态再结晶激活能。     

22Mn—13Cr—3Ni—1Mo—1Cu—0.22N奥氏体不锈钢的动态再结晶

用热压缩试验方法研究了22Mn-13Cr-3Ni-1Mo-1Cu-0.22N奥氏体不锈钢的动态再结晶。获得在热压缩变形条件下该钢的热变形方程式,并求出峰值应力σ_p和峰值应变ε_p与Zoner-Hollomon参数Z间的关系式以及动态再结晶激活能。     

非调质钢奥氏体动态再结晶研究

使用Gleeble-1500热模拟实验机对两种常用非调质钢进行热变形实验,采用定量金相法研究了变形量、变形温度和变形速率对非调质钢奥氏体动态再结晶过程和晶粒尺寸的影响.结果表明,非调质钢奥氏体微观动态再结晶过程导致宏观流动应力曲线随变形量的增加而变化;动态再结晶晶粒尺寸随变形温度的降低和变形速率的增大而减小.此外,拟合获得了这两种非调质钢的动态再结晶晶粒尺寸模型.     

低碳Q690qENH高强桥梁钢的动态再结晶行为

对低碳Q690qENH高强桥梁钢进行压缩实验,研究了动态再结晶行为。结果表明,在低碳Q690qENH高强桥梁钢的轧制热变形过程中,其软化以动态回复为主,只在0.1 s^-1和0.2 s^-1低应变速率下才发生明显的动态再结晶.通过计算将应力因子α修正为0.0099 MPa^-1,得到了实验钢的动态再结晶激活能,建立了动态再结晶动力学模型。采用P-M-K法确定了εc/εp约为0.72,且峰值应变与Z/A满足幂函数关系,建立了动态再结晶临界应变模型,其计算值与热变形中的显微组织演变规律一致。研究了温度对动态再结晶过程中界面迁移速率的影响规律。     

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.