Nb对低碳微合金钢动态再结晶行为的影响

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了3种含铌或不含铌低碳钢在850～1150℃,应变速率分别为0.05、1、10 s-1条件下的热变形行为。采用应变硬化速率-应力(θ-σ)曲线图较精确地获得了C-Mn钢的流变应力和峰值应力;用-dθ/dσ-σ曲线获取了含Nb试验钢的应变和应力值;用回归法确定了双曲线本构方程中的变形激活能,确定了3种试验钢发生动态再结晶的激活能分别为234.867、261.276、301.751 kJ/mol。随Nb含量的增加,试验钢的再结晶激活能逐渐升高。     

40Cr钢的动态再结晶数学模型

利用单道次热压缩试验在Gleeble-1500热模拟试验机上,通过控制变形温度:973、1023、1073和1123 K,应变速率:0.01、0.1、1和5 s-1研究了40Cr钢的动态再结晶行为,根据应力应变曲线分析了40Cr钢的动态再结晶规律,采用回归法确定了双曲线本构方程中的材料常数和激活能(366.7 kJ/mol),建立了40Cr钢的本构方程;同时确定了40Cr钢的临界应变、峰值应变、峰值应力、稳态应力和动态软化量Ω等关键物理量。     

硼对低碳钒微合金钢动态再结晶的影响

利用MMS-300型热力模拟试验机对含硼钒微合金钢及不含硼的钒微合金钢在900~1100 ℃变形温度及0.1~10 s^-1应变速率条件下进行了单道次热压缩试验,测定了其真应力-真应变曲线,研究了变形温度和应变速率及加入微量硼对试验钢的动态再结晶行为的影响,并采用回归分析法确定了两种试验钢的热变形激活能,建立了试验钢的热变形方程,得出了热变形过程中峰值应变与Z参数之间的关系。结果表明,含硼及不含硼试验钢在0.01、0.1 s^-1的低应变速率和900~1100 ℃的变形温度下均发生动态再结晶,两种试验钢的激活能分别为284.9、287.7 kJ/mol,峰值应变与Z参数之间呈线性关系;加入微量硼后,使钒微合金钢动态再结晶激活能和峰值应力稍微降低,对动态再结晶有所促进。     

一种Cr-Mo-Ni系贝氏体钢的动态再结晶行为

采用Gleeble-1500D热模拟实验机进行热压缩实验,研究一种Cr-Mo-Ni系贝氏体钢在变形温度为850~1150℃和应变速率为0.01~10 s-1条件下的动态再结晶行为。结果表明,试验钢中添加合金元素Cr、Mo、Ni,由于固溶原子拖曳及析出物的钉扎作用,显著抑制动态再结晶;动态再结晶开始时间与变形温度的关系曲线(RTT曲线)分析表明,变形温度降低及变形速率加快均延长动态再结晶开始时间tc,温度补偿应变速率因子(Z因子)变大,愈难发生动态再结晶软化;通过线性回归计算了动态再结晶激活能Q,建立了形变Z因子模型,并回归了峰值应力、峰值应变、临界应变与Z因子的关系式,最后利用Avrami方程和应力-应变曲线建立了Cr-Mo-Ni系贝氏体钢的动态再结晶动力学模型。     

EA4T钢热变形行为及组织演变规律研究

通过Gleeble-3200热模拟机对EA4T钢进行热压缩实验,研究了应变速率为0.01~10 s~(-1),变形温度为950~1150℃条件下,EA4T钢的热变形行为和组织演变。分析其流变曲线发现,EA4T钢的峰值应力随着温度增大而减小,随着应变速率增大而增大,得到该材料在高的温度和低的应变速率条件下容易发生动态再结晶。基于Arrhenius双曲正弦方程建立了EA4T钢的热变形本构方程;运用数值计算方法,确定了EA4T钢的峰值激活能和稳态激活能分别为385.4和395.4 kJ·mol~(-1);观察温度以及应变速率对试验钢组织演变的影响发现,动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的增加而增大,随着应变速率的增加而减小;通过测量晶粒度,获得动态再结晶晶粒尺寸和Z参数的关系式。     

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。     

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。     

微合金元素Nb对高碳合金钢动态再结晶行为的影响

为研究微合金元素Nb对高碳合金钢动态再结晶行为的影响,利用Gleeble-3500热模拟试验机进行单道次压缩试验,测定了高碳合金钢在变形温度为950~1150 ℃、应变速率为0.01~5 s^-1的流变应力曲线,利用Zeiss光学显微镜观察了奥氏体动态再结晶晶粒形态,通过回归计算获得了相应的再结晶激活能,建立了热变形方程。结果表明:较高的变形温度和较低的应变速率有利于含铌高碳合金钢发生动态再结晶;含铌高碳合金钢的动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的升高而增大,当变形温度为1050 ℃时,含铌高碳合金钢已大量出现动态再结晶晶粒;0.040%铌加入到高碳合金钢中,在应变速率为0.1 s^-1,变形温度为1150 ℃时推迟了钢的动态再结晶开始时间约2.23 s,动态再结晶形变激活能增加了52.26 kJ/mol。     

Cr8钢的热变形行为及本构方程

用Gleeble-1500热模拟试验机研究了Cr8钢在温度为900~1200℃、应变速率为0.005~1 s~(-1)的热变形行为。得到了该材料的真应力应变曲线,基于双曲正弦关系建立了Cr8钢的本构方程,并对本构方程进行验证。结果表明:在变形温度为900~1200℃,应变速率为0.005~0.1 s~(-1)时,Cr8钢发生了明显的动态再结晶现象;所建模型预测的峰值应力与试验所得峰值应力的绝对值误差不超过7%,验证了所建本构方程的准确性;计算得出Cr8钢变形激活能为254.215 k J/mol。     

Fe-0.1C-5Mn中锰钢热变形行为研究

通过Gleeble-3500热机械模拟机研究了Fe-0.1C-5Mn中锰钢在950～1 150℃变形温度、0.001～1 s^-1应变速率下的高温变形行为。根据单道次热压缩的真应力-真应变曲线，分析了变形条件对流变应力的影响，发现高温和低应变速率有利于动态再结晶的发生。引入Zener-Hollomon参数，建立本构方程，得到钢的热变形激活能为256.317 kJ/mol。通过对试验数据的拟合，建立了中锰钢动态回复和动态再结晶的分段流变应力模型，结果表明：模型预测值与试验值吻合较好，证明了所建模型的可靠性。     

新型低碳含铌热轧H型钢的热变形行为

利用热压缩试验、显微组织分析等手段,研究了一种新型低碳含铌热轧H型钢在1000~1200 ℃变形温度和0.1~5 s^-1应变速率下的热变形行为。分析了变形参数对试验钢微观组织的影响,建立了耦合应变量因素的改进型本构方程,并采用临界比的临界应变模型对发生动态再结晶的临界应变值进行了预测。结果表明:较低应变速率和变形温度下,试验钢的原始奥氏体组织更均匀且平均晶粒尺寸更小;应变速率的升高不利于动态再结晶的发生。发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的关系为ε_c/ε_p=0.47。与耦合应变量因素有关的本构方程和临界应变预测模型能较准确地预测各变形温度下低碳含铌热轧H型钢的流变应力和动态再结晶临界应变值。     

Zr-1.0Ti-0.35Nb合金热变形行为研究

乏燃料后处理强酸、强氧化性、强放射性的工作环境,对后处理溶解器选材、加工工艺提出了严苛要求。本论文研究了自主设计Zr-1.0Ti-0.35Nb合金在670 ~ 750 ℃温度范围、三种不同应变速率0.01、0.1和1 s_-1^条件下的热压缩变形行为,分析了热压缩过程中该合金的微观组织特征,并基于峰值应力构建了其热变形本构模型。结果表明,应变速率和变形温度对Zr-1.0Ti-0.35Nb合金热变形过程具有显著影响,流变应力随应变速率增加而增大,随变形温度的增加而减小,达到峰值应力后流变曲线呈现明显动态再结晶特征;提高变形温度有助于发生动态再结晶和晶粒长大;基于Arrhenius本构方程计算得到Zr-1.0Ti-0.35Nb合金的热变形激活能为225.8 kJ/mol,硬化指数为5.62,说明合金元素Ti使锆合金的热变形激活能升高;实验值与预测值之间的相关系数为0.97,平均相对误差为6.15%,证实此本构方程预测Zr-1.0Ti-0.35Nb合金流变应力的准确性,能够为新型锆合金热加工工艺优化提供理论指导。     

退火态42CrMo钢的热变形行为

为了研究退火态42CrMo钢的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行了单道次热压缩实验，获得了变形温度930～1230℃、应变速率0.001～1 s^-1条件下的高温流变应力曲线。分别应用Arrhenius方程和Yada模型构建了42CrMo钢的高温本构模型和动态再结晶动力学模型，并基于动态材料模型应用不同变形条件下的峰值应力构建了其热加工图。结果表明，在大部分变形条件下，高温流变应力曲线呈典型动态再结晶特征，由于动态再结晶的作用，流变应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。基于峰值应力构建的42CrMo钢高温本构模型和动态再结晶模型可以用于预测不同变形条件下的流变应力和微观组织演变。此外，根据42CrMo钢的热加工图，最佳热加工工艺参数范围为1100～1230℃、0.01～1 s^-1。     

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%。     

车轴用LZ50钢的热变形行为及高温塑性本构方程

借助Gleeble-1500D热模拟试验机,在温度1050~1200 ℃,应变速率0.01~1 s^-1,变形量在50%的条件下对LZ50高速铁路车轴钢试样进行热变形压缩试验。通过试验测得该材料不同工艺参数下的真应力-应变曲线,采用Arrhenius双曲正弦函数推导LZ50钢的高温塑性本构方程,并分析了不同热加工条件下LZ50钢的动态再结晶行为。结果表明,LZ50钢对温度和应变速率的变化较为敏感,温度越高,应变速率越低,所对应流动应力值越小。LZ50钢的变形激活能为217 920.626 J/mol。变形温度越高,应变速率越低,再结晶现象越容易发生。     

中碳钒微合金非调质钢的热变形行为及本构方程

为了研究中碳含钒微合金非调质钢的热变形行为,在变形温度900~1100℃C和应变速率0.01~10 s~(-1)下通过Gleeble-3500热模拟试验机进行了单道次热压缩试验。结果表明:试验钢因热变形而产生加工硬化,使应力得到提升,应力会随着应变速率的提高和热加工温度的降低而有明显的提升,峰值应力随之升高;通过计算得到试验钢的热变形激活能为285.242kJ/mol,并由此得到了试验钢的本构方程;热压缩过程中试验钢发生了动态再结晶,当发生完全动态再结晶时,应变速率较低和温度较高的试样其晶粒尺寸要比应变速率高和温度较低的试样的晶粒尺寸大。     

Fe-4Mn-1.5Al-0.5Si-0.2C-0.05Nb中锰钢的热变形行为研究

针对较高Mn含量会导致中锰钢成本提高、出现偏析而限制其应用的问题,设计了一种能够满足1 000 MPa级别性能要求(抗拉强度R_m>1 000 MPa,总伸长率A>30%)的中锰钢,其成分为Fe-4Mn-1.5Al-0.5Si-0.2C-0.05Nb。通过绘制实验钢在不同应变速率和变形温度下的真应力-真应变曲线,并结合组织观察,研究了实验钢的热变形行为,尤其是应变速率和变形温度对实验钢热变形行为的影响规律,并最终获得了实验钢的动态再结晶图和本构方程。结果表明：变形温度的降低和应变速率的提高均会抑制动态再结晶的发生;低应变速率(0.1 s^-1)下的所有样品均会发生完全动态再结晶;中应变速率(1 s^-1)下,变形温度为800℃的样品只发生部分动态再结晶;高应变速率(10 s^-1)下,不发生完全动态再结晶的变形温度扩大至800～950℃;实验钢的本构方程为■。动态再结晶图和本构方程的确定对实际生产中轧制工艺的设计、得到具备优良性能的特定类型的微观组织具有重要意义。     

Ni-Cr-Mo-B特厚板钢的热压缩变形行为

利用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了Ni-Cr-Mo-B特厚板钢在900~1150℃、应变速率为0.01~10 s-1、试样工程应变量为70%的热压缩变形行为。基于实验数据,使用回归分析的方法建立了Ni-Cr-Mo-B钢的双曲正弦Arrhenius型本构方程。采用应变硬化速率与应力关系曲线、实验流变曲线准确的确定了表征动态再结晶行为的重要特征参数:临界应力/应变、峰值应力/应变和稳态应力/应变。结果表明:Ni-Cr-Mo-B钢的热变形激活能(Q)为351074 J·mol-1;随着变形温度升高及应变速率减小,即Zener-Hollomon参数(Z)减小,各特征参数减小,有利于动态再结晶发生;临界应力与峰值应力比为0.89,临界应变与峰值应变之比为0.44。此外,基于Z参数,确定了Ni-Cr-Mo-B钢动态再结晶特征参数的数学预测模型。     

氮强化高锰奥氏体钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机在温度为1253～1423K,应变速率为0.1～10s-1的条件下对32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢进行了热压缩变形试验,测定了其真应力-应变曲线,观察了变形后的组织.试验结果表明,流变应力和峰值应变随变形温度的降低和应变速率的提高而增大.真应变为0.6时,在1423K、应变速率在0.1～10s-1之间的试样均已发生完全动态再结晶;在1373K以下变形时,应变速率在0.1～10s-1之间,试样发生部分动态再结晶.动态再结晶晶粒尺寸随着变形温度的升高而增大,随着应变速率的升高而减小.32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢的热变形激活能Q值为469.03kJ/mol,并获得热变形方程.     

一种铌微合金钢热变形过程中的动态再结晶

通过一种铌微合金钢高温下(900～1100℃)不同应变速率(0.01～10s<'-1>)的热模拟单道次压缩试验,结合组织观察,研究了热变形参数对动态再结晶过程的影响,求出动态再结晶形变激活能及相关参数,建立了该钢的热变形本构方程.实验结果表明,合金元素的添加,由于固溶原子拖曳及析出物的钉扎作用,增加了动态再结晶激活能,显著抑制了该钢的动态再结晶及晶粒长大过程.原始奥氏体晶粒尺寸增大、变形温度降低及应变速率增大将抑制动态再结晶过程.