超高强冷轧双相钢DP1000高应变速率下的拉伸性能

使用CMT4105型电子万能试验机和霍普金森拉杆（SHTB）装置研究了超高强冷轧双相钢DP1000在室温下的准静态和动态拉伸力学性能。结果表明:应变速率范围在0.0001—2250 s^-1,DP1000双相钢具有明显的应变速率敏感性,表现出较强的应变速率增强效应,强度随着应变速率的增加而增加;Johnson-Cook模型能够在一定程度上描述DP1000双相钢在高应变速率下变形行为,但由于应变速率敏感性在高应变速率下吻合程度较差;对Johnson-Cook模型的应变速率效应多项式进行二次化修正后,模型能很好地描述DP1000双相钢在高应变速率下的变形行为,平均可决系数从0.9434提高到0.9850。     

基于位错密度理论的超高强双相钢DP1000热变形本构模型

对超高强双相钢DP1000进行单道次热模拟压缩实验,研究了其在950~1150℃和0.05~10 s~(-1)条件下的热变形行为,分析了变形温度和变形速率对流变应力的影响,建立了基于位错密度理论的热力学本构模型,确定了可表征微观硬化和软化机制的材料特征参数,量化了加工硬化、动态回复和动态再结晶对宏观力学行为的影响。结果表明:超高强双相钢DP1000的热变形应变速率ε?≤0.05 s~(-1)时以动态再结晶软化机制为主,应变速率ε?0.1 s~(-1)时以动态回复软化机制为主,应变速率0.05 s~(-1)ε?≤0.1 s~(-1)时由这两种软化机制共同作用。这个本构模型的预测值与实验值具有较高的一致性,能准确预测超高强双相钢DP1000在高温变形条件下的流变应力。     

C-Si—Mn冷轧双相钢的应变硬化特性

试制了C-Si-Mn冷轧双相钢.采用力学测试、显微组织观察与修正的C-J分析方法研究了双相钢的应变硬化特性.研究结果表明,双相钢的应变硬化具有两阶段.第一阶段应变硬化能力较强,第二阶段硬化能力减弱.两阶段硬化之间存在一个转折应变.当马氏体体积分数小于16%,随马氏体体积分数的增加,两阶段硬化能力均增强.当马氏体体积分数大于16%,随马氏体体积分数的增加,两阶段硬化能力均减弱.硬化转折应变则随马氏体体积分数增加单调递减.铁素体与马氏体的弹塑性行为差异是导致双相钢两阶段硬化的主要原因.马氏体体积分数增加,其强化效果增加,但是由于马氏体中的碳含量降低,其塑性抗力降低.只有当马氏体量增加带来的强化效应大于碳含量减少的弱化效应时,双相钢的应变硬化能力才随之增加.     

铁素体/马氏体双相钢拉伸变形过程中应力应变不均匀性分析

以铁素体/马氏体双相钢为研究对象,经轧制及热处理后进行变形量为5%的拉伸实验,借助配有EBSD成像系统的场发射扫描电镜对实验钢塑性变形后的微区取向进行分析,并结合晶体塑性模拟DAMASK软件模拟其塑性变形行为。结果表明,经轧制变形获得的铁素体/马氏体双相钢,两相应力应变分配不均匀。实验钢中马氏体积累了更多的位错,KAM值更大。临近马氏体区域的铁素体基体Schmid因子更大,可达到0.49,在塑性变形过程中容易优先产生位错和滑移。晶体塑性模拟结果表明,变形初期,铁素体需承担较大的应变、马氏体承担应力以协调整体的变形。当拉伸变形继续发生时,两相应力应变分布的不均匀性将导致两相交界以及晶界处最先发生断裂。     

12Cr3WV低活性F/M钢的高温热变形行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机研究了一种12Cr3WV低活性铁素体/马氏体钢在1 223～1 373 K,应变速率0.01～30 s-1条件下应变量为60%的热压缩变形行为.分析了不同温度和应变速率对实验钢热变形行为的影响,并采用应变硬化速率-应力曲线图较精确地确定了流变曲线中各特征应力应变值.研究结果表明:高温变形时铁素体的存在会抑制奥氏体的动态再结晶;实验钢的热变形激活能和应力指数分别为347.05 kJ/mol和4.11;建立了热变形本构方程,并回归出峰值应力及临界应力与Zener-Hollomon的关系式.     

铁素体-粒状贝氏体型双相钢冷变形后的氢脆断裂行为

本实验采用阴极电解预充氢、慢应变速率拉伸的方法,研究了_(05)Si_2铁素体-粒状贝氏体双相钢经70%冷拔形变后的氢脆敏感性及断裂行为,并与_(05)Si_2铁素体-马氏体型。70%冷拔形变双相钢进行比较。发现冷拔铁素体-粒状贝氏体型双相钢的氢脆敏感性高于冷拔相同程度的铁素体-马氏体型双相钢,但由于原来的塑性较好,在充氢条件下仍有较好的塑性。铁素体-粒状贝氏体型冷拔双相钢在预充氢条件下拉伸时,微孔或裂纹在铁素体-粒状贝氏体相界面上形核,并沿着与外力约呈45°方向优先向粒状贝氏体-侧扩展。     

HYDROGEN EMBRITLEMENT OF COLD DRAWN FERRITE-GRANULAR BAINITE DUAL-PHASE STEEL

本实验采用阴极电解预充氢、慢应变速率拉伸的方法,研究了_(05)Si_2铁素体-粒状贝氏体双相钢经70%冷拔形变后的氢脆敏感性及断裂行为,并与_(05)Si_2铁素体-马氏体型。70%冷拔形变双相钢进行比较。发现冷拔铁素体-粒状贝氏体型双相钢的氢脆敏感性高于冷拔相同程度的铁素体-马氏体型双相钢,但由于原来的塑性较好,在充氢条件下仍有较好的塑性。铁素体-粒状贝氏体型冷拔双相钢在预充氢条件下拉伸时,微孔或裂纹在铁素体-粒状贝氏体相界面上形核,并沿着与外力约呈45°方向优先向粒状贝氏体-侧扩展。     

应变速率对热冲压淬火-配分钢显微组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用分离式Hopkinson压杆对热冲压淬火-配分(HS-Q&P)钢在0~12000 s^(-1)应变速率范围内进行动态压缩实验,利用SEM,EBSD,XRD等分析表征手段探究动态压缩过程中试样的变形行为。结果表明:实验钢在不同速率下的变形行为基本相似且分为3个阶段,在平台处应力有小幅度增加,增幅更多体现在应变上。在压缩过程中出现的绝热升温会带来软化效应。残余奥氏体的存在会提高实验钢的强度和塑性变形能力。钢中残余奥氏体发生相变诱导塑性(transformation induced plasticity,TRIP)效应减少的体积分数与马氏体增加的体积分数基本一致,证明TRIP效应为钢中主要的强化机制。同时,通过SEM可观测到残余奥氏体发生TRIP效应转变成细小针状马氏体,随着应变速率增加,晶格畸变越来越严重,EBSD图像中可以观测到部分形变孪晶,在不同应变速率下,〈001〉取向的晶粒都会更容易产生形变孪晶。     

Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为

为了探究Fe-8Mn-3Al-0.2C轻质高强钢的热变形行为,在变形温度为1 123~1 423 K,应变速率0.01,0.1,1,10 s-1,真应变为0.6的条件下利用Gleeble-1500热模拟实验机进行热压缩模拟实验,通过实验机记录温度、真应力与真应变的关系,观察组织形貌演变规律.结果表明:流变应力曲线分为3个阶段,即加工硬化、动态软化及稳定流变应力;当变形温度升高和应变速率下降时,峰值应力及其所对应的临界应变减小,说明更容易发生动态再结晶;在变形初期ε0.1时,流变应力曲线出现应变增加而应力几乎保持不变的类屈服平台;压缩后的组织为奥氏体/铁素体双相组织,动态再结晶先在铁素体内部发生,随后由奥氏体承担;随着变形温度的升高和应变速率的下降,晶粒尺寸细化并趋于均匀,说明动态再结晶完成的更充分;本实验钢在本文处理工艺及0.6真应变下的最佳热加工工艺参数区间为1 250~1 400 K,应变速率为0.03~0.3 s~(-1);受合金元素影响,实验用钢的表观应力指数和热变形激活能分别为4.588 9和250.6 k J/mol,本构方程为ε·=6.20×10~9[sinh(0.009σ)]~(4.588 9)exp(-(250 601)/(8.314T)).     

不同温度下AM80镁合金的动态力学响应及本构建模

为构建可准确预测镁合金动态力学响应的统一本构模型,采用分离式霍普金森压杆装置对AM80镁合金进行高速冲击实验,变形温度为298 K、423 K和523 K,应变速率为1 100～5 000 s-1 .结果表明:AM80镁合金具有明显的应变速率敏感性.变形温度为298 K时,镁合金的流变应力表现为正应变速率敏感性,当应变速率增至5 000 s-1的变形后期,镁合金的流变应力则表现为负应变速率敏感性;变形温度为423 K和523 K时,镁合金的流变应力表现为正应变速率敏感性,当应变速率高于临界值时,镁合金的流变应力则表现为负应变速率敏感性.将应变速率强化参数C和应变硬化参数n修正为变形温度T的函数,优化了Johnson-Cook本构模型,本构拟合结果与实验结果的误差在±10%范围内,其相关系数( R)和平均相对误差(AARE)分别为0. 987、3. 88% ,说明所建本构模型能够准确预测AM80镁合金在不同变形条件下的流变应力行为.     

碳素双相钢强度规律的研究

本文在六种不同含碳量的普通碳钢上用亚温淬火获得铁素体加马氏体双相组织,研究了各相的性能和分布对双相钢拉伸强度的影响。试验结果表明:①碳素双相钢的强度与马氏体含量间并不呈简单线性关系;②存在着马氏体对铁素体的相硬化和铁素体对马氏体的相软化,使得两相的显微硬度都随马氏体的含量和马氏体的含碳量的增加而线性上升。文中提出,作为强化相的马氏体对强度的贡献可分为本身承载的直接作用和对铁素体加工硬化的间接作用。双相钢中两相的性能变化和组织形态都促成了混合律不能适用于双相钢。     

18Cr-3Mn-1Ni-0.22N节镍型双相不锈钢热压缩再结晶行为研究

采用物理模拟方法研究了18Cr-3Mn-1Ni-0.22N节镍型双相不锈钢在1123～1423 K/0.01～10 s-1、变形量为70％条件下的热压缩变形行为.不锈钢的流变曲线在1223～1423 K/0.01～1 s-1条件下发生了流变软化和二次硬化现象,且二次硬化随应变速率增至10 s-1而减缓.动态再结晶组织演变主要受温度和变形量的影响,在1123 K/0.01～10 s-1变形时主要发生在铁素体相,而在1323 K/0.01～10 s-1变形时主要发生在奥氏体相.不同应变速率条件下,1123 K变形时不锈钢发生动态软化的程度最大,并随温度升至1223 K时应力降幅较快.不同温度下1 s-1变形时不锈钢的软化程度最差,0.1 s-1且高于1223 K变形时不锈钢的软化程度最好.当应变速率一定时,再结晶临界应变随温度升高呈先增加后下降趋势.建立了0.2～1.2真应变条件下功率耗散系数η与失稳因子ξ的3D热加工图.随应变的增大,η>0.3的区域逐渐从1300～1400 K/0.01 s-1向1300～1400 K/10 s-1扩大,ξ>0的安全区域集中在高温区.预测热加工的最佳参数范围为T=1280～1423 K,ε·=0.033～0.326 s-1,功率耗散系数η=0.39～0.44.     

针状铁素体钢的动态应力-应变行为

利用Hopkinson压杆技术对X70管线钢进行了冲击压缩实验,研究了在高应变率变形过程中钢的组织演变和动态应力-应变行为.结果表明:经过适当热处理后X70管线钢具有以针状铁素体为主的显微组织.在103s-1应变率条件下,该钢发生了明显的应变强化与应变率强化,且最大应变也随应变率提高而增加;在铁素体板条内形成的大量位错胞亚晶结构和铁素体组织的显著细化,是该钢高应变率增强增塑的主要机制.     

DP1180汽车用双相钢连续冷却转变过程中的相变规律

为研究DP1180汽车用双相钢连续冷却转变过程中的相变特性,对不同冷却速率下的DP1180双相钢试样进行了金相检验及显微硬度测试,绘制了该双相钢的连续冷却转变曲线,并分析了DP1180钢在连续冷却过程中的相变规律。结果表明:对于DP1180汽车用双相钢,其连续冷却转变曲线分为铁素体转变区、贝氏体转变区和马氏体转变区。当冷却速率小于0.5℃·s~(-1)时,主要发生铁素体-贝氏体转变;当冷却速率增大到1℃·s~(-1)时,显微组织中出现马氏体;随冷却速率逐渐增大,铁素体不断减少,当冷却速率达到10℃·s~(-1)时,组织变为马氏体+贝氏体;当冷却速率大于40℃·s~(-1)时,组织主要为马氏体。     

应变速率对GH4169合金焊接接头拉伸变形行为的影响

研究了应变速率对GH4169合金激光焊接接头变形行为的影响,探讨了接头拉伸变形对应变速率敏感性的机理。结果表明,与母材相比,GH4169合金激光焊接接头的拉伸变形对应变速率敏感性的影响更显著。应变速率低于10-1s-1时,接头强度受应变速率的影响不大;当应变速率高于100s-1时,随着应变速率增加接头屈服强度、抗拉强度均呈增加趋势,屈服强度增加的幅度更为显著。随着应变速率增加接头塑性总体呈下降的趋势,但是在101~102s-1范围内有所回升,并出现峰值。随着应变速率的增加,合金接头断裂的位置由母材经过热影响区向熔合区靠近。高应变速率的接头不同位置变形行为对应变速率敏感性的差异,是接头变形和断裂行为产生应变速率敏感性的主要原因。     

连续退火工艺对超高强双相钢力学性能的影响

为研究连续退火工艺参数对超高强冷轧双相钢组织及力学性能的影响,在Gleeble-3500热力模拟实验机上,使用正交实验法设计连续退火工艺获得超高强冷轧双相钢.研究发现:连续退火工艺参数对抗拉强度和总延伸率的影响程度依次是:临界区退火温度>保温时间>过时效温度;两阶段应变硬化特性随马氏体体积分数的增加而更加明显:当马氏体体积分数在35%左右时,冷轧双相钢的应变硬化关系明显呈线性;当马氏体体积分数接近50%时,冷轧双相钢的应变硬化关系呈非线性,但两阶段的应变硬化指数n值变化不大,两阶段并由曲线过渡;当马氏体体积分数在65%左右时,冷轧双相钢的应变硬化关系呈非线性,两阶段的应变硬化指数n值变化较大,并出现明显拐点.     

应变速率对TWIP钢Fe-23Mn-2Al-O.2C力学性能的影响

开展了固溶处理后TWIP钢Fe-23Mn-2Al-0.2C的拉伸实验,研究了应变速率对其拉伸变形行为的影响.结果表明,当应变速率在2.97×10-4-1.49×10-1s-1范围内变化时,钢的屈服强度没有明显变化,随着应变速率增大,抗拉强度稍有降低,延伸率明显减小.当应变速率较低时,其加工硬化速率随着真应变呈现三个阶段...     

热压缩过程中2205双相不锈钢的组织演变和软化机制

在不同变形温度和应变速率条件下对2205双相不锈钢进行高温压缩实验,研究了变形温度、应变速率和变形量对其显微组织中铁素体和奥氏体两相的影响,分析了高温变形软化机制。结果表明：随着变形温度的提高这种钢的峰值应力及其对应的应变逐渐减小。随着变形温度从850℃提高到950℃,2205双相不锈钢显微组织中的铁素体向奥氏体的转变占主导地位;变形温度高于950℃时,随着变形温度的提高铁素体与奥氏体之间的强度水平之差逐渐减小,显微组织中的奥氏体向铁素体的转变占主导地位。在本文的热变形条件下2205双相不锈钢的显微组织中铁素体呈现出与奥氏体不同的软化机制,铁素体的软化机制为动态回复和动态再结晶,而奥氏体因层错能较低其软化只能通过有限程度的动态回复进行。     

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。     

TC4-DT合金的超塑性变形及其本构方程

采用CMT4104电子万能拉伸试验机分别进行温度为870℃,应变速率为3.3×10-4s-1的恒应变速率和温度为850~890℃,应变速率为3.3×10-5~3.3×10-3s-1的应变速率循环法超塑性拉伸实验。结果表明:在变形过程中存在动态回复与动态再结晶现象,并采用Avrami方程描述了动态再结晶动力学行为;基于应变速率循环法获得了TC4-DT合金的本构模型,再通过1stopt软件加以回归拟合,得到较为精确的TC4-DT合金超塑性变形本构方程。