试验测定和软件模拟绘制22A的TTT曲线

用磁性法、金相法及JMatPro模拟方法对SWRCH22A冷镦钢的的等温转变曲线(TTT)进行测定。分析结果表明:TTT的C型鼻尖温度为550℃;铁素体的转变温度为827.6℃;珠光体的转变温度为712.3℃;贝氏体的转变温度为626.2℃;马氏体转变起始温度为426.4℃。这验证了JMatPro模拟计算预测的准确性,可运用JMatPro快速模拟TTT曲线,为制定热处理制度及生产工艺提供理论依据。     

Al-Mg-Si-Mn合金的TTT曲线

为研究铝合金的淬火敏感性,采用分级淬火的方法测定了Al-Mg-Si-Mn合金的时间-温度-转化率(TTT)曲线,并与JMatPro软件绘制的TTT曲线进行了对比。利用EDS和XRD等分析手段并结合Avrami方程,研究了Al-Mg-Si-Mn合金在等温过程中的组织变化和相变动力学。结果表明:Al-Mg-Si-Mn合金在相同温度下等温时,随等温时间的延长电导率呈上升趋势;实验绘制和JMatpro软件计算得到的TTT曲线结果一致;实验合金TTT曲线的鼻尖温度为360℃,淬火敏感性较高;在高温区和低温区的淬火敏感性较低;动力学研究表明,实验合金中相变以针状和层片状沉淀相的增大、增厚交替为主。     

经验模型和JMatPro软件计算马氏体开始转变温度的研究

采用3种经验模型和JMatPro 6.0软件分别计算了169种钢的马氏体开始转变温度。将计算结果与试验值比较。结果表明:经验模型仅针对中碳钢马氏体开始转变温度预测结果比较理想,针对高碳钢误差较大。JMatPro计算结果的精确度比经验模型高,且针对低、中、高碳钢,JMatPro的计算结果明显优于经验模型。说明JMatPro预测精度高而且适用范围广。     

25Cr2Ni3Mo钢热力学及相转变计算

利用材料热力学与动力学模拟软件JMatpro对25Cr2Ni3Mo钢进行相变热力学和动力学计算,通过计算得到了25Cr2Ni3Mo钢的温度-相组成图、等温转变曲线(TTT)、连续转变曲线(CCT)、热力学函数随温度变化情况以及再奥氏体均匀化的温度和时间。模拟结果可为25Cr2Ni3Mo钢在动力学的数值模拟及生产工艺的制定等方面提供依据。     

B1800HS热成形钢组织转变的JMatPro计算和试验研究

以B1800HS系试制热成形钢为例,探究了JMatPro软件计算热力学数据的可靠性。在计算所得的热成形钢TTT曲线上读取其奥氏体化温度、最小临界冷却速度以及相变温度范围,与采用热膨胀仪测试所得钢的CCT曲线结果进行了对比分析,研究了添加Mo、V合金元素对钢组织和性能的影响。结果显示,JMatPro软件计算的奥氏体化温度和临界冷却速度与试验结果吻合度较好,预测的组织转变温度范围有微小偏差,表明JMatPro软件对B1800HS热成形钢的热处理方案制订有较高的提供指导。此外通过性能测试,确定多元钼钒微合金化可使试验钢拥有更加优异的综合服役性能。     

基于连续冷却膨胀曲线的42CrMo4钢等温转变图的计算

TTT(温度-时间-相变)图通常是预测钢热处理后的力学性能所必需的。等温相变动力学受奥氏体化条件和变形工艺的影响。由于热锻和热处理一体化工艺流程的要求,钢通常在淬火前经历了较高温度的奥氏体化和变形。现有文献中TTT图是在限定的奥氏体化温度下获得的,并且不考虑变形程度的差异。相应TTT图的测定既昂贵又耗时,而且低合金钢的等温转变非常快,无法使用简单的膨胀仪进行测量。本文对1200℃奥氏体化和不同变形量的42CrMo4钢进行了连续冷却条件下的膨胀试验,并利用Buza和Rios提出的方法计算其TTT图。     

基于KBRF算法的镍基690合金应力腐蚀裂纹扩展速率预测模型

镍基690合金广泛用于压水堆核电站核岛主设备关键部件及焊缝,高温高压水环境应力腐蚀开裂(SCC)是其潜在的失效机理。由于SCC行为影响因素多达二十余种,因此存在参数化模型预测精度不高的问题。本文通过融合随机森林机器学习算法(Random Forest, RF)与基于领域知识的MRP-386参数化模型,建立了镍基690合金SCC裂纹扩展速率KBRF(Knowledge-Based Random Forest)预测模型,结果表明,领域知识的引入增强了KBRF模型的鲁棒性,准确性较MRP-386参数化模型和RF等机器学习模型显著提高,预测结果与实验值较为接近,将应用于我国压水堆核电站镍基690合金部件及焊缝在反应堆冷却剂中的应力腐蚀裂纹扩展工程预测。     

采用CCT和TTT曲线预测感应淬火硬化层组织和硬度

基于不同奥氏体化温度和组织含量的45、40Cr和42Cr Mo钢的CCT和TTT曲线,建立了轴感应淬火过程物理模型,用于预测钢感应淬火淬硬层深度、组织及硬度。结果表明:CCT和TTT曲线物理模型的模拟结果相一致,并与Maynier模型的预测结果和轴感应淬火处理的实测结果相吻合。钢的奥氏体化温度、合金元素含量增加,则相应增加感应淬硬层深度,改变了轴径向的组织和硬度分布,钢中含碳量变化使感应淬火的具有相同主要组织含量位置的硬度波动,主要组织含量和相应硬度计算值的误差在0%~5%内波动,表明采用CCT和TTT曲线预测钢感应淬火淬硬层组织硬度具有普适性。     

四种Al-Zn-Mg-Cu合金淬火敏感性研究

采用第一性原理在JMatPro7.0软件的Al基数据库完成4种Al-Zn-Mg-Cu合金时间-温度-转变(TTT)曲线和CCT曲线计算。结果表明:7055合金的主合金元素总量及Cu含量最高,TTT曲线和CCT曲线在左上方;7085合金的Cu含量最低且Zn/Mg比值最高,TTT曲线和CCT曲线在右下方,平衡相析出的孕育期最长,开始析出温度和鼻尖温度最低,合金的淬火敏感性最低;7075合金Zn/Mg比值最小且晶内存在非共格的E(Al_(18)Cr_2Mg_3)相,合金的淬火敏感性最高。实验研究表明与冷却速率960℃/s处相比,冷却速率1.8℃/s处7075、7055、7050和7085 4种合金淬火态的电导率差值和时效态的硬度下降率均减小,硬度下降率分别为35.5%、19%、13.8%和9.5%,此处4个合金固溶体的晶格常数及淬火析出相的尺寸及面积分数依次减小,因此其淬火敏感性依次降低。     

稀土对0.27C—1Cr钢TTT图的影响

通过测量不同温度下的等温转变曲线,建立了0.27C—1Cr钢的TTT图,研究了稀土对TTT图的影响,结果表明,加入稀土后,奥氏体晶粒细化,晶粒长大速率变慢,Ac_2不变,Ac_3升高;先共析铁素体和贝氏体相变的孕育期缩短,珠光体和贝氏体相变完成所需时间延长,理论计算结果与实验值一致     

基于JMatPro软件对7050铝合金析出相的热力学模拟计算

利用材料相图及性能模拟软件JMatPro对7050合金进行模拟计算,得到合金的平衡相组成、TTT曲线、CCT曲线、等温时效过程相转变。结果表明:合金的平衡相组成为86.5%α(Al)、8.87%η(MgZn_2)、3.02%S(Al_2CuMg)、1.02%Al_6Mn、0.33%Mg_2Si和0.26%E(Al Cr MgMn);合金的TTT曲线整体呈"C"形,GP区、亚稳相和稳定相鼻尖温度分别为140℃、330℃和380℃,对应的孕育时间为0.002h、0.007h和0.2h。η′相无析出的临界冷却速度为2℃/s;100℃时效27h,合金中η′和S′相分别为6.88%和3.48%,140℃时效13h,合金中η′和S′相达到6.83%和3.63%。     

基于锆基合金退火参数与硬度的BP神经网络模型

基于Trainrp算法建立锆基合金HANA-4(Zr-1.5Nb-0.4Sn-0.2Fe-0.1Cr)和HANA-6(Zr-1.1Nb-0.05Cu)退火参数与硬度的BP神经网络预测模型。模型输入单元为合金成分、退火温度和退火时间,输出单元为硬度。神经网络为3-7-1结构,动量因子和学习速率均为0.6。以实验结果验证网络的可靠性。预测结果表明,相对误差为7%,相对拟合率R值为0.98534。该模型可为锆基合金退火参数的制定提供参考。网络敏感性分析表明:退火温度和退火时间对网络的精度影响很大,而合金成分则影响很小。     

CrMo钢比热与热扩散系数的热力学估算

利用热力学亚点阵等模型,构建了Fe-Cr-Mo-C四元合金系中单相组织比热与热扩散系数的计算方法,并对20Cr Mo钢与42Cr Mo钢中奥氏体(fcc)和马氏体(bcc)等微观组织的比热与热扩散系数进行了计算与实测。计算与实测结果具有较好的一致性,由此表明本文计算方法能够较为准确的预测不同碳含量Cr Mo钢材料中奥氏体等微观组织在不同温度条件下的比热和热扩散系数。该方法可以简化比热与热扩散系数的实测工作,为Cr Mo钢零件的热处理(特别是渗碳热处理)数值模拟的开展提供参数保障。     

基于随机森林和聚类的连铸坯纵裂纹预报方法

纵裂纹是一种常见的铸坯表面缺陷,准确预测铸坯表面纵裂对于提高铸坯质量有着重要意义。针对纵裂纹形成与扩展过程中结晶器热电偶温度在时间、空间上的变化趋势,捕获和提取了热电偶时序温度的典型变化特征,采用随机森林(Random Forest,RF)对捕捉到的特征进行降维,筛选出与纵裂联系密切的相关特征,在此基础上建立了基于K均值(K Means)聚类的纵裂检测模型。结果表明,提出的基于温度时序特征和聚类算法的纵裂预测模型能够正确区分和识别纵裂纹和正常工况样本,将机器学习方法引入连铸过程异常监控提供了新的思路。     

金属玻璃体的延脆转变及其动力学

测量了几种Fe基、Pd基和Ni基及Cu_(57)Zr_(43)玻璃体的延脆转变温度T_B,讨论了合金化元素对脆化温度T_B的影响。同时,研究和测定了时间-温度-转变图(TTT图)与延脆转变之间的关系。由延脆转变的动力学研究,计算了Fe基和Ni基及Cu_(57)Zr_(43)玻璃体的延脆转变激活能ΔE_B,并且提出了ΔE_B与电子浓度(e/a)的关系。     

DUCTILE-BRITTLE TRANSITION OF METALLIC GLASSES AND ITS KINETICS

测量了几种Fe基、Pd基和Ni基及Cu_(57)Zr_(43)玻璃体的延脆转变温度T_B,讨论了合金化元素对脆化温度T_B的影响。同时,研究和测定了时间-温度-转变图(TTT图)与延脆转变之间的关系。由延脆转变的动力学研究,计算了Fe基和Ni基及Cu_(57)Zr_(43)玻璃体的延脆转变激活能ΔE_B,并且提出了ΔE_B与电子浓度(e/a)的关系。     

低压转子钢30Cr2Ni4MoV珠光体等温转变动力学

用定量金相法研究了30Cr2Ni4MoV低压转子钢在不同原奥氏体晶粒度条件下(1.0级与6.0级)以30℃/h加热至840℃保温10 h后过冷奥氏体在不同等温温度(575、600、625℃)下珠光体转变量与等温时间的关系。根据试验结果拟合得到表征珠光体转变动力学的Avrami方程,进而绘制了分别适用于低压转子锻后热处理与性能热处理的30Cr2Ni4MoV钢珠光体等温转变的时间-温度-转变量曲线(TTT曲线)。在拟合得到考虑原奥氏体晶粒度因素的修正Avrami方程的基础上,比较了不同的原奥氏体晶粒度对珠光体转变的影响。     

45Cr4NiMoV钢等温转变曲线的测定

采用金相-硬度法,测定了45Cr4NiMoV钢在不同温度等温时的相转变;用JMA方程,计算出了相转变3%、97%所需的时间;绘制出了45Cr4NiMoV钢奥氏体等温转变TTT曲线;结合金相组织观察,研究了该材料不同温度等温时奥氏体转变过程及转变产物的组织形貌,并测定了相转变后材料的硬度。     

Ti-B19钛合金的β→α＋β等温相变动力学

利用原位电阻法、同步X射线衍射等技术较为系统地研究了亚稳β钛合金Tj-B19的β→α＋β等温相变动力学。结果表明，在试验温度范围内，Ti-B19合金的等温相变为长程扩散控制的形核与长大过程，可以用JMA方程进行描述。在试验温度范围，500℃等温时效时相转变完成所需时间最短，相转变速度最快，当温度大于500℃时，随温度升高，相转变速度降低，这与相转变驱动力不足有关。当温度低于500℃时，由于受溶质扩散速度的影响，完成相转变所需时间更长。α相的数量是温度的函数，在500℃等温时，α相的数量最多，为57．7％，然后随温度的升高，α相的数量减少。根据试验结果，绘制了合金的时间-温度-转变量图（TTT图），其“鼻温”在500℃-550℃之间。     

挤压态HNi55-7-4-2镍黄铜合金的热变形行为和加工图

首先，以挤压态HNi55-7-4-2镍黄铜合金为对象，应用热模拟机Gleeble-3500对其进行等温热压缩实验，研究该合金在600～800℃和0.01～10 s^-1条件下的热变形行为。其次，基于动态材料模型和极性交互模型，分别建立HNi55-7-4-2镍黄铜合金的Prasad、Murty和PRM加工图，并结合不同变形条件下的微观组织演变，对比3种加工图的预测效果。结果表明：Murty加工图预测效果最差，而Prasad加工图和PRM加工图预测效果较好。HNi55-7-4-2镍黄铜合金的最优热变形加工参数范围为：变形温度为600～725℃,应变速率为0.01～0.07 s^-1和变形温度为740～800℃,应变速率为0.05～1 s^-1。失稳区的变形机制为局部塑性流动和混晶组织，安全区的变形机制为动态再结晶。