42CrMo钢热变形行为及热加工图研究

使用Gleeble-3800热模拟机对42CrMo钢在变形温度为1 123～1 223 K,变形速率为0.1～10 s^-1下进行热压缩实验,研究了其热变形行为,构建了42CrMo钢的本构方程;通过对材料常数(α,n,Q和ln A)的分析,得到了流动应力的预测模型;绘制了42CrMo钢的热加工图,得到最优热加工工艺区间。结果表明：材料对温度、应变速率敏感,其流变应力随着变形温度增加和应变速率降低而减小。流动应力预测模型预测精度为0.987,42CrMo钢最优工艺范围为：变形温度1 140～1 223 K,应变速率0.1～1.5 s^-1。本研究可对42CrMo钢热变形加工工艺制定提供指导。     

挤压态42CrMo钢热压缩应力-应变关系的变参数Arrhenius模型研究

为了研究挤压态42CrMo高强度钢的高温流变行为,使用Gleeble1500热物理模拟机在温度1123~1348K和应变速率0.01~10s~(-1)下进行了等温热压缩实验,采集了真应力-应变数据。引入修正的变参数型Arrhenius本构方程,在不同真应变下进行了多元线性回归拟合,获得了方程中各参量(变形激活能Q、材料常数n、α及结构因子A)随应变的变化规律。构建出了挤压态42CrMo高强度钢的高温流变应力本构方程。对实验和预测结果之间的相对误差进行了计算。结果表明:模型最大相对误差为4.73%,最大平均误差为1.34%。     

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。     

铸态42CrMo钢热压缩本构模型的建立

以Gleeble- 1500热物理模拟试验为基础,研究了热压缩变形过程中不同变形速率和形变温度对流变应力的影响.通过线性回归确定了铸态42CrMo钢的应变硬化指数以及形变激活能,结合试验数据拟合了铸态42CrMo钢在高温条件下的流变应力本构方程.     

热塑性成形唯象应力—应变本构方程

在高温实验基础上，提出一种建立材料高温塑性成形全过程的唯象本构关系的方法，获得42CrMo及T3两种典型材料的热塑性加工过程应力—应变本构方程。为材料成形工艺及数值模拟提供不可缺少的基本保障条件。     

25CrMo4钢热压缩变形行为及流变应力本构方程

通过Gleeble-1500型热/力试验机对25CrMo4钢进行了热压缩实验,研究了25CrMo4钢在应变速率为0. 1、1和10 s-1,变形温度为1050、1100和1150℃条件下的热压缩变形行为。结果表明,该材料软化机制以动态再结晶为主。采用Arrhenius双曲正弦函数建立了25CrMo4钢峰值应力本构方程,确定了25CrMo4钢的变形激活能为441 k J·mol-1。通过将峰值应力本构方程中的材料常数替换为应变的多项式函数,建立了综合应变速率、变形温度以及应变量的流变应力本构方程。该方程计算得出的数据与实验数据吻合较好,说明其可精确描述25CrMo4钢的热压缩变形行为。     

高温合金A286室温动态力学性能研究

为实现固溶态A286材料室温下塑性变形的数值模拟与合理制定其成形工艺参数,采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究A286材料室温下不同应变速率下的流变力学行为,探讨应变和应变速率对固溶态A286材料流动应力的影响机制。试验结果表明:由于材料的应变强化与绝热效应引起的软化相互竞争,在高应变速率、大应变条件下表现为流动应力下降;固溶态A286材料存在一定的应变速率敏感性,压缩状态下的屈服强度随应变速率的增大而增大,在ε=0.65的情况下未出现破坏,具有良好的塑性。利用简化的Johnson-Cook(J-C)本构模型拟合得到固溶态A286材料的动态塑性本构关系,模型计算结果和试验结果显示,该模型可以较好地预测固溶态A286材料在冷变形时的塑性流动应力。     

AZ31镁合金电塑性流动应力模型

材料流动应力模型是金属成形数值模拟的重要参数之一.基于温度为373～433 K、应变速率为1/300～1/75 s-1、通电电压为60～100 V和通电频率为120～200 Hz的条件,对AZ31镁合金的流动应力变化规律进行了单向拉伸试验研究.通过对Fields-Backofen的本构方程进行修正,引入充电电压和通电频率2个电参数,建立了镁合金的电塑性流动应力模型.结果表明:修正后的模型计算结果能很好地模拟AZ31镁合金的电塑性加工流动应力的变化规律.     

316LN钢ESR材料热变形行为及高温塑性本构方程

为了研究铸态316LN钢ESR材料的高温变形行为,建立铸态316LN钢ESR材料高温塑性本构方程,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对316LN钢进行等温压缩试验,研究了316LN钢ESR材料在变形温度为900~1200℃、应变速率为0.001~1 s~(-1)、最大变形量为55%条件下热变形行为,并测得相应的流动应力-应变曲线。结果表明,在高变形温度、低应变速率的条件下,更有利于动态再结晶的发生。通过对试验数据进行多元线性拟合计算,得到了316LN钢的热变形激活能,建立了316LN钢ESR材料的高温塑性本构方程。     

磨削深度及原始组织对42CrMo磨削淬硬层的影响

在磨削深度为0.1～0.6 mm的条件下对调质态、正火态及退火态42CrMo钢进行了磨削淬火试验。结果表明:磨削淬火后,三种原始组织试样磨削淬火后的完全淬硬区显微硬度为510～878 HV。正火、调质及退火态试件的淬硬层厚度分别为1.75、1.5和1.25 mm。磨削淬火后,调质态的42CrMo钢完全淬硬层组织为略大的板条状马氏体组织,正火态的42CrMo钢完全淬硬层的马氏体组织最为细小,退火态的42CrMo钢完全淬硬层板条状马氏体尺寸居于二者之间。