基于铸坯的环件热辗扩过程微观组织演变研究

根据建立的环形铸坯热辗扩成形刚塑性有限元模型和铸态42CrMo钢动态再结晶数学模型,基于DEFORM-3D软件平台,综合考虑了变形、传热和微观组织演变等因素,对辗扩过程中的变形和动态再结晶行为进行宏微观耦合模拟.结果表明:在环形铸坯热辗扩成形过程中,动态再结晶程度较低,等效应变和晶粒尺寸呈现环带状分布,环件的内外层等效...     

基于CSP工艺30CrMo钢的动态再结晶行为

对CSP工艺生产的30CrMo钢进行单道次压缩热模拟试验,测定其不同变形条件下的应力-应变曲线,对其动态再结晶行为进行了研究。结果表明：30CrMo钢动态再结晶变形激活能为Qdef=388.86 kJ/mol,通过线性回归法求出30CrMo钢的Z参数方程,及确立动态再结晶模型。     

形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响

以热物理模拟试验为基础,得到42CrMo钢发生动态再结晶的数学模型。采用热-力耦合的弹塑性有限元法对42CrMo钢圆柱试样的热变形过程进行了数值模拟,讨论了形变温度对42CrMo钢塑性成形与动态再结晶的影响。模拟结果表明,热变形过程中,试样各部位变形不均,心部的等效应变最大,变形不均匀性在950℃附近达到最大值;试样各部位的等效应力大小分布不均,其最大值在低温时一般出现在心部与粘着区/自由变形区的交界处,高温时一般出现在粘着区;动态再结晶分数随着形变温度升高而增大,当形变温度较低、压下量较大时也会发生较大程度的动态再结晶;试样各部位的动态再结晶晶粒大小分步不均,再结晶晶粒随形变温度升高而迅速粗化。     

42CrMo钢亚动态再结晶行为研究

利用双道次热压缩的方法,研究了42CrMo钢在高温变形道次间隔时间内奥氏体的亚动态再结晶行为。基于试验结果,建立了42CrMo钢的亚动态再结晶动力学模型。讨论了工艺参数对亚动态再结晶晶粒大小的影响规律。结果表明,42CrMo钢很容易发生亚动态再结晶,道次间隔时间越长,材料软化程度增大,亚动态再结晶越明显。随着变形温度的升高、应变速率的增大,完全亚动态再结晶所需时间迅速减少;将亚动态再结晶动力学模型的预测结果与试验结果进行比较,二者吻合较好;变形温度越低、应变速率越大,亚动态再结晶晶粒越小。相同形变条件下,亚动态再结晶晶粒明显细于静态再结晶晶粒。     

环形铸坯热辗扩成形微观组织演变规律研究

建立了铸态42CrMo钢的微观组织演变模型和环件热辗扩三维刚塑性有限元模型.基于DEFORM-3D软件平台,对微观组织演变和宏观热力学行为进行了耦合模拟,研究了环形铸坯热辗扩成形过程中芯辊进给速度对动态再结晶晶粒尺寸和体积分数分布的影响规律.结果表明,在变形量比较大的环件外层和内层容易发生动态再结晶,晶粒尺寸细化明显;...     

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。     

42CrMo钢的本构关系与转向节臂成形工艺研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在900℃~1 200℃变形温度、0.1s~(~(-1))~10s~(~(-1))应变速率下,针对工业用42CrMo钢锻坯进行变形量为60%的热压缩试验,并对其高温塑性变形行为和金相组织进行研究。基于试验数据,建立了包含变形温度、应变速率及应变的锻态42CrMo钢的高温变形本构方程及微观组织模型。基于动态材料模型建立了其真应变为0.9时的热加工图,在900℃~1000℃、0.1s~(-1)~0.2s~(-1)和1050℃~1125℃、3s~(-1)~10s~(-1)范围下为完全动态再结晶,且晶粒细小。对转向节臂的锤锻成形工艺进行研究,验证了所建立应力及微观组织模型的正确性。     

基于微观机理的电磁铸造35CrMo钢的高温流变本构方程

采用Gleeble-3810热模拟试验机,在变形温度为850~1150℃,应变速率为0.01~10 s-1条件下对电磁铸造35CrMo钢进行等温恒应变速率压缩试验,研究了应变温度、应变速率对35CrMo钢的高温流变应力行为的影响。以应力-位错关系和动态再结晶动力学为基础,分别构建了35CrMo钢临界应变前后的本构方程。结果表明:35CrMo钢的流变应力与应变速率呈正相关,与应变温度则呈负相关;高温低应变速率下的流变应力曲线呈现明显的动态再结晶现象,显微组织分析显示,降低应变温度和提高应变速率能有效细化变形组织晶粒。而Deform-3D有限元模拟表明,构建的本构方程能够准确预测电磁铸造35CrMo钢的高温流变应力。     

低镍奥氏体不锈钢热变形性能及氮的影响

为改进低镍奥氏体不锈钢的热轧工艺,利用热力模拟拉伸试验,研究了2种不同氮含量的连铸坯在不同温度下的热变形性能.结果表明,氮含量对低镍奥氏体钢热变形性能及组织有较大影响.当氮含量较高时,铸坯晶粒较细,在较小变形量下即可通过动态回复使材料软化,获得很好的高温塑性;而氮含量较低时,不易发生动态回复,只能在变形量足够大时才发生动态再结晶,高温塑性相对较差.     

35CrMo钢动态再结晶过程数值模拟与试验研究

以热物理模拟试验研究为基础,得出35CrMo钢发生动态再结晶时的数学模型。采用热一力耦合的弹塑性有限元法对35CrMo结构钢在热变形过程进行了数值模拟。变形的不均匀性导致动态再结晶进行的不等时性,动态再结晶的发生初始于大变形区,随着应变的增加,逐渐向粘着区和自由变形区延伸。同时预测热变形过程的形变量、形变速率和形变温度对再结晶微观组织演变的影响。在一定温度下,再结晶晶粒尺寸的大小与应变速率呈反方向变化,随着变形的进行,试样内的晶粒尺寸趋于细化和均匀化。在一定应变速率下,随着形变温度的降低,再结晶晶粒尺寸趋于细化,导致了锻件的综合性能提高。为了观察显微组织演化过程,对模拟结果进行了金相法验证,模拟结果与实验结果比较吻合,模拟的结果是合理的。     

铸态42CrMo钢高温拉伸变形中工艺参数和动态再结晶对空洞演化的影响及微观损伤机理分析北大核心CSCD

用热模拟实验机对铸态42CrMo钢进行高温拉伸实验,分析了断口及断口附近的微观组织、空洞演化与温度、应变速率及应变之间的关系,探讨了工艺参数和动态再结晶行为对空洞演化的影响,研究了铸态42CrMo钢的微观损伤机理。结果表明:铸态42CrMo钢的变形温度控制在1423~1473 K,并控制应变速率和应变,可以抑制高温拉伸变形中的空洞萌生、长大和聚集;发生动态再结晶行为时,微空洞不易形核和长大,空洞之间聚集的间距减小,增加了断裂应变;铸态42CrMo钢高温拉伸变形过程中,氧化硅、硫化锰、氧化铝和氧化钙等夹杂物的脱落或破裂导致空洞形核,且马氏体晶粒之间也可形核。     

基于铸辗复合成形的42CrMo钢稳态变形参数的确定

通过热压缩试验获得42CrMo钢铸坯的流变应力,以动态材料模型和Prasad's失稳准则为基础,建立不同变形量下42CrMo钢铸坯的功率耗散图、失稳图及加工图,分析其热变形过程并确定稳态变形参数。研究得出了变形失稳区在高应变速率(大于0.35 s^-1)时出现,且随应变速率的增加和变形量的增大,失稳区域变宽。变形温度850~1150 ℃、应变速率0.05~0.35 s^-1为稳态变形区域。功率耗散效率的峰值35%出现在1100 ℃/0.05 s^-1处,被认为是最佳变形工艺参数。     

不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧成形组织演变规律

基于铸坯的环件径轴向辗轧成形新技术面临的瓶颈问题,对坯料铸态组织的演变规律与合理控制进行研究。对某环件双向轧制,铸坯的尺寸将决定变形程度和径、轴向的变形量分配,从而对最终环件的组织起着至关重要的作用。该文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo钢铸坯环件径轴向热辗轧宏微观耦合有限元模型;采用一种基于轧比K和径轴向变形量分配比tanα的坯料尺寸设计方法,针对同一环件的轧制过程,设计具有不同K和tanα值的不同尺寸的多个环坯,模拟不同铸态42CrMo坯料尺寸下环件径轴向辗轧过程组织的演变规律。结果表明,随着K值增大,环件动态再结晶程度增加,平均晶粒尺寸减小且分布逐渐均匀;随着tanα值增大,环件上下端面区域动态再结晶程度增大,平均晶粒尺寸减小,沿环件轴向平均晶粒尺寸分布逐渐不均匀,而内外表面区域动态再结晶程度减小,平均晶粒尺寸增大,沿环件径向平均晶粒尺寸分布逐渐均匀。     

镍基高温合金GH4700的热变形行为及热加工图

研究了镍基高温合金GH4700变形温度和应变速率对热变形行为的影响,建立了该合金的热变形本构方程和热加工图。结果表明:在变形温度1120~1210℃、应变速率0.01~20 s-1条件下,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态再结晶型特征,存在稳态的流变应力,且随着变形温度的升高和应变速率降低,动态再结晶过程更充分;GH4700合金的热变形激活能为326.3165 kJ/mol;该合金在温度为1180~1210℃,应变速率为10~20 s-1的热压缩变形条件下,能量耗散率η值较高,大于0.30,显微组织发生完全动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀。     

薄带连铸耐大气腐蚀钢的热变形行为及本构方程

采用热模拟压缩试验机研究了适合薄带连铸生产的全新成分的耐大气腐蚀钢在变形温度900～1 200℃、应变速率0.1～30 s-1条件下的高温变形行为,得到了该钢的真应力-真应变曲线,分析了该钢在热变形过程中的动态再结晶行为,从材料本身角度回归得到了该钢高温热变形本构方程。结果表明:在薄带连铸工艺条件下生产耐大气腐蚀钢,在轧制温度1 050℃及以上时,压下量达到20%及以上,就会发生动态再结晶;而在轧制温度900℃时,压下量即使达到40%及以上,也不会发生动态再结晶。通过本构方程计算得到的峰值应力预测值与试验值相吻合,可以较好地描述适合薄带连铸工艺全新成分的耐大气腐蚀钢的高温热变形行为。     

热变形对35CrMo钢淬火马氏体晶体学特征的影响北大核心CSCD

通过热压缩实验获得不同应变下35CrMo钢的淬火马氏体组织。基于电子背散射衍射(EBSD)测试技术研究了热变形对35CrMo钢淬火马氏体晶体学特征的影响,重点分析了不同变形量下奥氏体晶粒尺寸及马氏体变体组合特征的变化。研究结果表明:多轮动态再结晶的出现造成了高温真应力-真应变曲线的多峰变化,且第1轮动态再结晶明显细化了奥氏体晶粒。原始奥氏体的晶粒取向决定了淬火后马氏体变体的类型,且淬火马氏体变体的组合方式均为密排面组合。不同变形量下淬火马氏体变体间的取向差集中在50°~60°范围内,可通过引入大角度晶界来细化晶粒。     

Nb-Ti连铸坯热芯大压下轧制动态再结晶行为研究

采用热模拟单道次压缩实验,研究了Nb-Ti连铸坯热芯大压下轧制中动态再结晶行为及奥氏体晶粒转变规律。结果表明,变形温度越高,应变速率越低,发生动态再结晶的临界应变值越小,动态再结晶越充分。在变形温度1 350 ℃,继续增加应变至0.8和增加应变速率至10 s^-1,奥氏体晶粒尺寸并未得到进一步细化,反而较应变0.5和应变速率5 s^-1下的奥氏体晶粒更加粗大。这是因为高温粘塑性区的金属晶间粘性流动增加,位错增殖速度增大,在动态再结晶过程中会重新形成新的无畸变再结晶晶粒,这些新的无畸变晶粒的亚动态再结晶动力学极快,在较大驱动力下使奥氏体晶界快速迁移,从而使奥氏体发生一定程度的粗化。     

驱动辊转速对铸态42CrMo钢环件热辗轧微观组织的影响规律

环形铸柸微观组织的演变规律及合理控制是环类零件铸辗复合成形新技术发展面临的主要瓶颈问题.驱动辊转速是影响铸坯材料再结晶行为及组织状态的关键因素之一.本文基于ABAQUS平台,建立了42CrMo铸坯环件热辗轧的宏微观有限元模型,模拟揭示了环形铸坯材料的动态再结晶行为,阐明了驱动辊转速对再结晶晶粒尺寸及其分布的影响规律与机制.结果表明:铸坯材料动态再结晶百分数在环件内、外层高而使晶粒细化,而在环件中间层低导致粗品;驱动辊转速增大,铸坯材料动态再结晶百分数增加,轧制环件的平均晶粒尺寸减小;驱动辊转速对平均晶粒尺寸分布的均匀性影响不大.     

压下量对铸态42CrMo钢动态再结晶的影响研究

运用刚粘塑性有限元Deform软件和热力耦合方法对铸态42CrMo钢热压缩过程中动态再结晶行为进行了研究,得到了热压缩过程中动态再结晶百分数分布规律.模拟发现再结晶晶粒细化区主要分布在心部大变形区和接触边缘区域,鼓部外圈仍为粗晶区.通过金相观察法验证了模拟的正确性.     

CSP轧制DC04深冲钢时的动态再结晶研究

利用Gleeble-1500热模拟试验机对DC04系列深冲钢进行了单道次压缩试验,得到该钢种连铸坯在进行CSP轧制时高温变形过程中的真应力-应变曲线,通过回归分析得到其动态再结晶数学模型为:Z=ε觶exp(194.021RT);动态再结晶的判定条件分别为Z=8.817×107exp(15.736εc)、Z=8.009×107exp(9.928εs)。在此基础上建立动态再结晶的三维模型图,利用该模型图可有效避免轧制时产生的混晶现象。