15Cr16Ni2MoN新型马氏体热强钢热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度为950～1150℃、应变速率为0.1～10 s^-1,最大变形量为50%的条件下对15Cr16Ni2MoN钢进行了单道次热压缩试验。根据应变硬化速率θ-应力σ曲线的拐点以及-dθ/dσ-σ曲线计算得到临界动态再结晶(DRX)的临界应力σ_c与温度T的关系。结果表明，在高应变速率(1和10 s^-1)下观察到较为稳定的流动行为，在低应变速率0.1 s^-1时，DRX程度更充分并显著改变了真应力-应变曲线变化趋势。DRX发生需要的临界应力σ_c随温度的升高而逐渐降低，随应变速率的增加逐渐提升。基于Arrhenius模型预测了合金钢的组织演化规律，绘制了在不同应变量下的热加工图，确定最佳热加工区间为变形温度为1030～1070℃,应变速率为0.10～0.22 s^-1,并通过金相显微组织观察予以验证。     

60NiTi合金的热压缩变形与显微组织演变（英文）

采用Gleeble-3500热模拟试验机对在变形温度500～650℃和应变速率0.001～1 s^-1条件下的60NiTi合金进行热压缩变形,分析其热变形行为和显微组织,建立变形本构模型,绘制热加工图。结果表明,当压缩温度升高或应变速率降低时,峰值应力减小。合金的热变形激活能为327.89 k J/mol,热加工工艺参数为变形温度600～650℃和应变速率0.005～0.05 s^-1。当变形温度升高时,合金的再结晶程度增大;当应变速率增大时,位错密度和孪晶数量增大,Ni₃Ti相易于聚集;Ni₃Ti析出相有利于诱发合金基体的动态再结晶。动态回复、动态再结晶和孪生是60NiTi合金热变形的主要机制。     

变形参数对FGH4113A粉末高温合金微观组织演化的影响

针对一种新型粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)进行了一系列热压缩实验,探究了变形温度、应变速率、应变量对微观组织演化的影响规律,并提出了获得细小均匀γ+γ′双相晶粒组织的热变形参数。结果表明：在温度1100℃、应变速率0.1 s^-1、真应变0.1～0.7范围内,应变增大有利于促进动态再结晶以及细化晶粒。随应变增加,γ’相体积分数先减小后增大,随后保持稳定,并且在热变形过程中γ’相形貌逐渐趋于球形。在温度1100℃、变形量50%、应变速率0.01～1 s^-1范围内,应变速率增大能够提高动态再结晶程度并细化晶粒。应变速率由0.01～0.1 s^-1增大至1 s^-1时,由于绝热温升以及位错滑移加剧,γ’相体积分数减小约2%。在应变速率0.1s^-1、变形量50%、温度1070～1160℃范围内,变形温度的提升有利于促进动态再结晶和晶粒长大。随着变形温度升高至1130℃,γ’相已大量溶解,钉扎晶界能力大幅减弱,平均晶粒尺寸增大至12.1μm。在变形温度1100℃、应变速率1 s     

一种新型镍基高温合金的动态再结晶行为

采用等温热压缩实验研究了一种新型镍基高温合金在不同热变形条件下(变形温度1040～1120℃、应变量0.35～1.2、应变速率0.1 s^-1)的动态再结晶行为。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)研究变形温度和应变量对合金热变形过程中组织演变和动态再结晶(DRX)形核机制的影响。结果表明,根据加工硬化率曲线能够准确确定DRX出现的临界应力和临界应变。合金的DRX晶粒体积分数随变形温度和应变量的增加而增加。在高温低应变速率下,不连续动态再结晶(DDRX)和连续动态再结晶(CDRX)形核机制同时发生。随着变形温度的升高,CDRX形核机制减弱,而CDRX机制在高温条件下占据主导。随着应变量的增加,合金中DDRX机制逐渐变强。热变形后期,CDRX仅作为辅助形核机制发挥作用。另外,Σ3孪晶界的形成有助于DRX晶粒的形核。     

Fe-Mn-Al-Ni-C低密度钢铸锭的再结晶特征与热加工图

在变形温度为925～1150℃和应变速率为0.01～10 s^-1的条件下，采用THERMECMASTOR 100 kN热模拟试验机研究了Fe-15Mn-15Al-5Ni-1C低密度钢铸锭的热变形行为，分析了其动态再结晶(DRX)特征，并绘制了其在不同应变量下的热加工图。结果表明：该铸锭变形后的组织主要由高温铁素体(δ-F)、奥氏体(A)、α-铁素体(α-F)和κ-碳化物组成。δ-F和κ-碳化物的存在使得铸锭的热加工性能变差，只有在变形温度升高到1125℃或者应变速率下降到0.02 s^-1时，铸锭才能获得再结晶组织，实现软化。Fe-15Mn-15Al-5Ni-1C低密度钢存在两个适宜的热加工区域，区域1:变形温度为1125～1150℃,应变速率为0.01～0.5 s^-1;区域2:变形温度为925～1080℃,应变速率为0.01～0.02 s^-1。     

22Cr-32Fe-40Ni合金热变形行为

采用Gleeble-3800热模拟试验机对22Cr-32Fe-40Ni合金在变形温度为950～1150℃、应变速率为0.1～10 s^-1范围内进行了热模拟压缩试验，对材料在热变形过程中的流变特性和组织演变规律进行了研究。结果表明，在变形温度高于1000℃或应变速率小于1 s^-1时，材料的硬化效应和软化效应达到动态平衡；在变形温度低于1000℃或应变速率为10 s^-1时，材料以动态再结晶为主的软化效应占主导作用。通过应变硬化率曲线确定了动态再结晶临界条件，基于温度补偿Arrhenius方程建立了22Cr-32Fe-40Ni合金的热变形本构方程，热变形激活能Q为438.339 kJ·mol^-1。22Cr-32Fe-40Ni合金适宜的热加工区间为变形温度1040～1150℃,应变速率0.1～0.47 s^-1。     

Incoloy901合金的热加工图与热变形行为

利用Gleeble-3800热模拟机研究Incoloy901高温合金在变形温度950~1150 ℃,应变速率0.005~1 s^-1,真应变0.6下的热变形行为。结果表明:变形温度大于1000 ℃,应变速率大于0.01 s^-1时,Incoloy901合金真应力-应变曲线呈现动态再结晶特征。根据应力-应变曲线构建Incoloy901合金的本构方程与热加工图,得出形变激活能Q=439.401 kJ/mol,最佳热加工工艺为:变形温度1050~1150 ℃,应变速率0.005~0.1 s^-1,在此工艺范围内合金的高温变形功率耗散系数η较高,可达37%,能获得较好的动态再结晶组织。     

13Cr超级马氏体不锈钢热压缩变形行为与组织演变

通过Gleeble-3500热模拟试验机对13Cr超级马氏体不锈钢进行单道次压缩变形试验,系统研究变形温度在950~1150 ℃、应变速率为0.001~10 s^-1条件下的热变形行为。利用双曲正弦模型建立了13Cr超级马氏体不锈钢的流变应力本构方程,求得试验钢的热变形激活能为412 kJ/mol,并基于动态材料模型(DMM)理论绘制了材料的热加工图,得出材料的最佳热变形工艺参数窗口为:变形温度1032~1072 ℃,应变速率0.039~0.087 s^-1。组织演变结果表明,试验钢在高变形温度和低应变速率的条件下,容易发生动态再结晶。当应变速率一定时(0.01 s^-1),变形温度从950 ℃升到1050 ℃,动态再结晶的体积分数从18.7%升高到60.1%,组织的再结晶程度提高,晶粒均匀细小;当变形温度一定时(1050 ℃),随着应变速率的降低,动态再结晶的晶粒长大粗化。     

BT25钛合金β相区动态再结晶行为及数值模拟

利用Gleeble-3500型热模拟试验机对BT25钛合金进行单道次等温压缩实验,分别采用Najafizadeh-Jonas加工硬化率模型和Cingara-McQueen流变应力模型研究了合金在变形温度1040~1100℃,应变速率0.001~1 s^-1和最大压下率为60%的条件下动态再结晶的临界条件,分析真应力-真应变曲线,计算加工硬化率并建立了临界应变模型;同时通过线性回归法计算材料参数,构建JMAK动态再结晶动力学方程,并采用该模型模拟了BT25钛合金在热变形过程中动态再结晶行为。结果显示:流动应力表现出对应变速率和变形温度非常敏感;高温和低应变速率有利于DRX发生;有限元模型对DRX体积分数的预测误差在10%以内。该模型具有良好的预测能力,为工业生产中塑性变形和微观结构的预测提供了有效的工具。     

0.30C-Cr-W渗氮轴承钢的热变形特性

为了探究0.30C-Cr-W渗氮轴承钢的最佳动态再结晶条件和热变形机理,利用Gleeble3800热模拟试验机对试验钢进行了等温热压缩模拟试验,试验变形温度为750~1050 ℃,应变速率0.01~10 s^-1,变形量60%。结果表明,峰值应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大,在应变速率为0.01∼0.1 s^-1,变形温度为950~1050 ℃时,发生明显动态再结晶;具有双曲正弦函数型的本构方程能较好地描述0.30C-Cr-W渗氮轴承钢的流变行为;0.30C-Cr-W渗氮轴承钢的形变激活能为442.022 kJ/mol。基于动态材料模型和流变应力数据建立了热加工图。通过热加工图及微观组织的观察确定了变形温度950∼1050 ℃,应变速率0.01∼0.15 s^-1为最佳热变形条件;变形温度750∼950 ℃,应变速率1.2∼10 s^-1为流变失稳区。     

17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A齿轮钢的动态再结晶行为及热加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机得到17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A齿轮钢在1000~1150 ℃、0.01~10 s^-1的流变应力曲线,构建了两种钢的动态再结晶Avrami动力学模型和热加工图。结果表明,两种钢在高变形温度、低应变速率下易发生动态再结晶。17Cr2Ni2MoVNb钢中较高的Nb和Mo含量对动态再结晶的抑制作用大于20Cr2Ni4A钢中的高Ni含量的影响,导致在相同的热变形条件下17Cr2Ni2MoVNb钢的动态再结晶体积分数小于20Cr2Ni4A钢。17Cr2Ni2MoVNb钢的最佳热加工工艺参数为:温度为1050~1150 ℃、应变速率为0.1~0.6 s^-1;20Cr2Ni4A钢的最佳加工参数为:温度为1100~1150 ℃、应变速率为3.3~5.5 s^-1。     

挤压态HAl61-4-3-1合金高温本构模型构建及其加工图

采用Gleeble-3500热模拟实验机在变形温度为600~800℃和应变速率为0.01~10 s^-1时对HAl61-4-3-1铝黄铜合金进行等温热压缩实验,对实验所获得真实应力-应变曲线进行摩擦修正,并以修正后的应力应变数据构建了考虑应变补偿的Arrhenius本构模型。其次,根据修正的应力应变数据构建了应变为0.3、0.6和0.9时HAl61-4-3-1合金的热加工图,并结合变形后微观组织确定了合金的失稳区和安全加工区域。结果表明:该合金在实验范围内的最佳工艺参数为:600~800℃&0.01~0.1 s^-1,660~740℃&0.1~10 s^-1和740~800℃&0.1~4 s^-1,其变形机制主要为动态再结晶和动态回复。     

两种冶炼工艺下A286高温合金的热变形行为

为了探究真空感应+真空自耗(VIM+VAR)和电炉+精炼+真空自耗(EAF+LF+VAR)两种工艺冶炼A286高温合金的热变形行为,利用Gleeble-3800热模拟试验机在温度950~1150 ℃和应变速率0.01~10 s^-1范围内进行热压缩试验。基于摩擦和绝热加热修正后的真应力-真应变曲线和应变硬化率曲线建立了A286合金的Arrhenius本构方程,确定了VIM+VAR合金和EAF+LF+VAR合金的热激活能分别为358.15和372.54 kJ·mol^-1。利用临界应变和动态再结晶体积分数50%应变引入动态再结晶速度参数k_v,建立新的动态再结晶模型。采用Prasad 准则绘制两种钢在应变0.2、0.5和0.9下的热加工图,并结合组织分析,确定VIM+VAR合金的最佳热加工工艺条件为1050~1100 ℃,0.01~1 s^-1和1100~1150 ℃,0.1~10 s^-1;EAF+LF+VAR合金的最佳热加工工艺条件为1050~1100 ℃,0.01~1 s^-1和1100~1150 ℃,0.1~3 s^-1,得出VIM+VAR合金的热加工区间较宽,其热加工性能优于EAF+LF+VAR合金。     

Hot Deformation and Dynamic Recrystallization Behavior of Austenite-Based Low-Density Fe–Mn–Al–C Steel

The hot deformation and dynamic recrystallization(DRX) behavior of austenite-based Fe–27Mn–11.5Al–0.95 C steel with a density of 6.55 g cm-3were investigated by compressive deformation at the temperature range of900–1150 °C and strain rate of 0.01–10 s-1. Typical DRX behavior was observed under chosen deformation conditions and yield-point-elongation-like effect caused by DRX of d-ferrite. The flow stress characteristics were determined by DRX of the d-ferrite at early stage and the austenite at later stage, respectively. On the basis of hyperbolic sine function and linear fitting, the calculated thermal activation energy for the experimental steel was 294.204 k J mol-1. The occurrence of DRX for both the austenite and the d-ferrite was estimated and plotted by related Zener–Hollomon equations. A DRX kinetic model of the steel was established by flow stress and peak strain without considering dynamic recovery and d-ferrite DRX. The effects of deformation temperature and strain rate on DRX volume fraction were discussed in detail. Increasing deformation temperature or strain rate contributes to DRX of both the austenite and the d-ferrite, whereas a lower strain rate leads to the austenite grains growth and the d-ferrite evolution, from banded to island-like structure.     

DH780钢的热变形行为及热加工图

采用Thermecmastor-Z热模拟试验机研究了试验钢在800~1150 ℃、应变速率0.01~10 s^-1的热压缩变形行为,并观察变形后显微组织。基于试验数据分析,确定了试验钢在奥氏体区的热变形方程,建立试验钢在0.8真应变下的热加工图。结果表明:试验钢的流变应力和峰值应变随变形温度的升高而减小;试验钢在奥氏体区的热变形激活能为385.91 kJ/mol。根据试验钢功率耗散及流变失稳判据确定最佳热加工工艺参数为热变形温度范围1050~1150 ℃和应变速率0.01~0.1 s^-1。在该范围内,试验钢发生完全动态再结晶,功率耗散系数为17%~32%。     

Hot Working Characteristic of Superaustenitic Stainless Steel 254SMO

Hot deformation characteristic of superaustenitic stainless steel 254SMO has been studied by isothermal compression testing in the temperature range of 950–1,200 °C and strain rate range of 0.01–10 s-1.The activation energy of 496 kJ/mol was calculated by a hyperbolic-sine type equation over the entire range of strain rates and temperatures.In order to obtain optimum hot working conditions,processing maps consisting of power dissipation map and instability map were constructed at different strains.The power dissipation map exhibits two domains with relatively high efficiencies of power dissipation.The first domain occurs in the temperature range of 990–1,070 °C and the strain rate range of0.01–0.1 s-1.Microstructure observation in this domain indicates the partial dynamic recrystallization(DRX) accompanied with precipitation of tetragonal sigma phase.The second domain occurs in the temperature range of 1,140–1,200 °C and the strain rate range of 0.01–1 s-1with a peak efficiency of power dissipation of 39%,and in this domain,the microstructure observation reveals the full DRX.The instability map shows that flow instability occurs at the temperatures below 1,140 °C and the strain rates above 0.1 s-1.     

Modeling the Dynamic Recrystallization of Mg–11Gd–4Y–2Zn–0.4Zr Alloy Considering Non-uniform Deformation and LPSO Kinking During Hot Compression

Hot compression tests of Mg–11 Gd–4 Y–2 Zn–0.4 Zr alloy(GWZK114) were conducted at a deformation temperature range of 300–500 °C and a strain rate range of 0.01–10.0 s-1. Based on systematic microstructure observation, it is confirmed that long period stacking ordered(LPSO) phase displays essential and evolving roles on the dynamic recrystallization(DRX)behavior. The results indicate that the plastic deformation is mainly coordinated by simultaneous exist of LPSO kinking of lamella 14 H-LPSO phase and DRX at 350–450 °C, and DRX at 500 °C. Further, it is found that the LPSO kinking induced during 350–450 °C can delay the DRX. A phenomenological DRX model of GWZK114 alloy is established to be XDRX = 1. exp[-0.5((ε-ε_c)/ε~*)~(0.91)]. Non-uniform distribution of plastic strain during compression was considered via finite element method and it ensures a good prediction of DRX fraction under a large plastic strain. Meanwhile, an enhanced DRX model, taking its formulation as XDRX = {1. exp[-0.5((ε-ε_c)/ε~*)~(0.91)]}( T/(226.8)-1)n, n = 3.82ε~(0.083), is proposed for the first time to capture the hindering effect of 14 H-LPSO kinking on DRX behavior. The predicted results of this enhanced DRX model agree well with the experimental cases, where 14 H-LPSO kinking is dominated or partially involved(300–450 °C). Besides,a size model of DRX grains is also established and can depict the evolution of DRX grain size for all the investigated compression conditions with accounting for temperature rising at high strain rates(5 s-1 and 10 s-1).     

GH3128合金的高温流变行为与组织演变规律

通过对GH3128合金进行热模拟压缩试验,研究了该合金在变形温度950~1150 ℃、应变速率0.01~10 s^-1及应变量30%~70%条件下的流变特征。通过绘制合金流变应力曲线,并基于Arrhenius模型建立了GH3128合金的本构方程。在此基础上,获取了变形量30%~65%的材料加工图,并结合GH3128合金完全再结晶条件图,明确了合金在高温变形过程中组织演变同塑性变形参数之间关系。此外,通过对碳化物的金相分析,探明了合金在热变形过程中碳化物的演变规律。结果表明:GH3128合金热加工激活能约为305 kJ/mol,合理的加工区域为:变形温度1050~1100 ℃,应变速率0.1 s^-1左右。此时合金内碳化物基本回溶,组织再结晶充分,晶粒尺寸可控制在10 μm以下。