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.     

利用道次间退火改善镁合金轧制成形性的研究

塑性较差的六方结构镁合金轧制时易出现裂纹,尤其是在1mm以下薄板带的终轧阶段。其原因是在较低温度下基面取向晶粒内形成的切变带不易扩展所致。研究了MB1,AZ31(MB2)镁合金在热模拟条件和实验室热轧过程中利用静态再结晶改善形变组织、细化晶粒、提高成形性的规律。实验表明,在选择的多道次轧制退火工艺下可顺利轧出0．3mm厚的薄板带,得到平均尺寸～7μm的等轴细晶。热模拟条件下得到的形变温度、形变量和形变组织的关系可帮助确定实际生产轧制过程中各道次轧制的温度。织构测定表明,各阶段退火前后都得到强的基面织构。终轧阶段无法利用{10^-12}拉伸孪晶的静态再结晶细化晶粒,而只能利用压缩孪晶／扩展的切变带的再结晶细化晶粒。本文对轧制时利用动、静态再结晶细化晶粒的潜力及工艺优化进行了讨论。     

轧制温度对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

以多向锻造AZ31镁合金为板坯进行高应变速率轧制成形,研究轧制温度对板材组织与力学性能的影响。结果表明：镁合金高应变速率轧制成形前期,孪生作用增强,形成大量的■拉伸孪生和■二次孪生;变形后期,由于孪生诱发动态再结晶的作用,合金晶粒组织明显细化。在压下量为80%的高应变速率轧制下,轧制温度为250～400℃时,轧制板材组织均发生了完全再结晶,平均晶粒尺寸随着轧制温度的升高从6.97μm增加至8.13μm,但由于轧制板坯的初始晶粒尺寸较小,晶粒尺寸随着轧制温度的升高变化较小;轧制板材的抗拉强度和伸长率均高于315 MPa和25%,表明高应变速率轧制工艺可以在较宽的温度区间内制备力学性能稳定的镁合金板材。     

热轧及退火处理对AZ31镁合金板材组织的影响

采用单向轧制的方法制备了AZ31镁合金板材,分析了不同轧制温度、道次变形量等工艺参数对组织性能的影响规律.研究结果表明,在多道次轧制时,当轧制温度为400℃,单道次变形量为25%时,所得到的AZ31镁合金板材经过热处理后的晶粒细小且均匀,板材平均晶粒尺寸达到6 μm;当轧制温度为400℃,单道次变形量为35%时,得到的板材平均晶粒尺寸为10μm.在轧后热处理时,当热处理温度低于150℃,且保温时间为30 min的情况下,轧制板材再结晶不完全;当热处理温度在250～300℃之间时得到的板材平均晶粒尺寸为5μm;当热处理温度超过350℃时轧制板材再结晶组织粗大而且孪晶组织消失.当热处理温度为320℃,且保温时间为15 min时,开始发生再结晶,再继续增加保温时间到120 min时对组织没有明显影响.     

两种连续局部塑性成形工艺对锻件微观组织的影响

通过模拟分析与实验分析结合的方法,验证连续局部塑性成形微观组织演变有限元模型的正确性,采用该模型对42CrMo钢坯料辊锻过程中的组织晶粒度进行预报,研究42CrMo钢辊锻过程的奥氏体晶粒尺寸演化规律;对楔横轧变形过程中组织晶粒度变化进行研究,并对两种连续局部塑性成形后锻件组织晶粒度进行对比。研究结果表明,辊锻变形坯料P1、P2、P3处奥氏体晶粒尺寸实验结果与有限元预报结果吻合良好,晶粒尺寸变化为动态再结晶细化;楔横轧变形过程中,动态再结晶和奥氏体晶粒长大作用同时发生;通过对两种连续局部塑性成形得到的锻件微观组织进行比较,楔横轧锻件整体平均晶粒尺寸更加细小、均匀。     

高颈法兰精密轧制成形微观组织演变研究

基于DEFORM有限元软件二次开发建立了40Cr钢本构关系,建立了高颈法兰封闭轧制成形的刚塑性有限元模型。进行了轧制过程中高颈法兰微观组织演变的研究,预测其成形过程中动态再结晶晶粒尺寸、体积分数和再结晶体积分数以及平均晶粒尺寸大小的变化情况,阐明了轧制工艺参数对微观组织细化的影响规律。结果表明:内外径部分在轧制中最先发生动态再结晶,最终轧制法兰的晶粒度可由119μm细化到11.368μm,这对产品性能的提高有重大影响。     

轧制温度对Mg-2Zn-xY合金微观组织的影响

通过改变在部分道次大压下率轧制时粗轧及精轧的轧制温度,研究了轧制温度对轧制Mg-2Zn-xY镁合金微观组织的影响,还研究了Y含量对合金组织的作用。结果表明,在部分大压下率粗轧后,合金组织发生了再结晶,且均为等轴晶组织。随着轧制温度的提高,平均晶粒显著增大,并以300℃粗轧时最佳。精轧温度不宜过高或过低,在350℃左右精轧能有效抑制孪晶组织的产生,获得较均匀的微观组织。不同Y含量的Mg-2Zn-xY合金的轧后晶粒尺寸与轧制工艺有关。     

楔横轧不同变形阶段的微观组织演变分析

运用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对GH4169合金零件的楔横轧成形进行变形、传热、微观组织演变的耦合数值模拟,揭示轧件在楔横轧成形过程中各个变形阶段(楔入段、展宽段和精整段)微观组织的演变规律,分析轧件平均晶粒尺寸在不同变形阶段变化的具体原因。结果表明,楔横轧成形GH4169合金轧件时,虽然温度低、应变率高,但楔横轧特有的大变形仍能使动态再结晶发生并完成,从而得到细小均匀的晶粒组织;轧件晶粒的细化程度随断面收缩率的增大而增大;轧件在高温下主要发生晶粒长大,因此减小精整段的长度以及缩短进入下道工序的时间,可以避免粗晶的产生,提高成形件的综合力学性能。     

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。     

基于Deform高线粗轧奥氏体晶粒细化研究

本文结合GCr15再结晶模型, 根据轧线实际孔型参数、轧线布置与轧制程序, 采用刚塑性有限元法, 利用模拟软件Deform对轴承钢线材GCr15粗轧进行了三维有限元模拟, 分析总结了粗轧过程中轧件温度场、等效应变和应变速率的变化规律, 得出粗轧过程动态、亚动态和静态再结晶的百分数和对应晶粒尺寸, 揭示了轧件在粗轧过程中再结晶规律及奥氏体晶粒细化规律, 并且证实了初始晶粒尺寸对粗轧过程奥氏体晶粒细化的影响规律。     

不同轧制工艺对纯锡微观组织与性能的影响

本工作系统研究多晶纯锡(99.99%)在不同轧制工艺下的显微组织演变和力学行为,阐明纯锡在不同轧制状态下晶粒细化规律,以期为调控与优化纯锡的强韧化奠定理论基础。研究结果表明,不同轧制工艺对纯锡的微观组织和力学性能影响明显,其中轧制速度是影响纯锡的晶粒细化和力学性能提升的最主要因素,温度、速度和路径通过调控变形过程中的孪晶激发以及孪晶诱导再结晶的进程而实现不同工艺下的晶粒细化。轧制过程晶粒细化机制为：变形初期诱发60°<100>形变孪晶,在后续变形过程中孪晶逐渐演变为再结晶条带状组织,分割细化晶粒,且孪晶和再结晶组织的随机取向弱化原始粗晶产生的集中织构。轧制变形能明显提高纯锡的强度,且单向轧制工艺下的纯锡样品的TD方向的屈服强度和抗拉强度明显高于RD方向。     

温度对01420铝锂合金轧制开裂及晶粒细化的影响

采用形变热处理方法制备了01420铝锂合金细晶板材,研究了预热温度、中间退火温度对板材轧制开裂及晶粒细化的影响.结果表明:板材在低温(＜300℃)轧制时常常开裂,将开轧温度提高到400℃,在53%～70%轧制变形量后将板材在340～400℃退火2 h,可解决开裂问题.但中间退火温度对最终的再结晶晶粒大小有很大影响:温度为400℃时,合金发生了明显的部分再结晶,位错密度大大降低,虽获得了82%变形量的无开裂的板材,但再结晶后的晶粒粗大,平均晶粒尺寸约为16μm.温度为340、370℃时,合金发生了回复,无明显的再结晶发生,且退火温度越低,所保留的位错密度越高,81%轧制变形量的合金再结晶晶粒尺寸约为11μm.     

42CrMo环件锻轧成形-余热淬火全过程晶粒演化数值模拟与实验研究

提出采用锻轧成形-余热淬火工艺实现40CrMo环件短流程低能耗绿色制造,其中组织性能调控是关键问题。通过模拟与实验研究了42CrMo环件下料-制坯-热轧-余热淬火全过程中的晶粒演化规律。基于Abaqus有限元分析软件建立了42CrMo环件从下料到余热淬火的宏微观耦合三维有限元模型,发现余热淬火后的环件平均晶粒尺寸分布与实验结果吻合较好。研究了环件成形全过程中的晶粒演化规律和温度分布对平均晶粒尺寸的影响规律、余热淬火过程中平均晶粒尺寸的变化以及轧制时间及下料温度对平均晶粒尺寸的影响规律。结果表明：在余热淬火过程中,环件心部的晶粒粗化现象较为明显,表面不明显。降低下料温度和增加轧制时间可以减小环件心部温度,使心部晶粒粗化程度降低,进而改善表层和心部晶粒尺寸的差异。     

304L奥氏体不锈钢中厚板的晶粒度控制

针对厚度40 mm以上304L不锈钢出现的混晶问题,通过实验室试验,进行了轧制关键工艺参数研究,具体包括再结晶区和未再结晶区轧制温度、待温时间以及轧后冷却速率等参数。结果表明,1050℃和950℃变形对再结晶比例没有显著影响;短时间待温即可完成静态再结晶;变形条件相同情况下,对比了待温温度和待温时间对晶粒长大的影响,发现变形温度是晶粒长大的敏感因素,变形温度越高,再结晶-晶粒长大过程几乎同时发生,较低的再结晶温度下待温可保证较高的再结晶比例,同时抑制晶粒异常长大,有效改善了混晶现象。工业试验表明,开轧温度过高容易造成晶粒异常长大,1050℃以下开轧、直轧和待温控轧都可使轧态组织晶粒细化。     

道次间冷却工艺对厚板芯部变形及组织的影响

利用道次间冷却技术对特厚钢板轧制开展道次间冷却工艺试验,研究轧制过程中的冷却参数对钢板变形渗透性和晶粒细化的影响规律。研究结果表明:道次间冷却工艺能够促进轧制变形向特厚钢板芯部渗透,在一定程度上消除了芯部带状组织;采用再结晶低温区连续轧制并在轧制道次间进行大强度冷却工艺,特厚钢板芯部组织晶粒明显细化,晶粒尺寸可达10~15μm;粗轧道次间的冷却工艺对轧制变形渗透的提高效果优于中间坯冷却工艺,并且道次间冷却强度的增大有助于进一步提高变形渗透性。     

不同轧制工艺参数条件下AZ31镁合金孪晶和织构的演变规律及其对力学性能的影响（英文）

为了考察轧制工艺参数对板材显微组织和力学性能的影响,通过不同温度和轧制变形量的热轧工艺得到具有不同晶粒尺寸、基面织构强度和孪晶类型的AZ31镁合金轧制板材。拉伸孪晶、压缩孪晶和双孪晶的体积分数与AZ31镁合金轧制板材的晶粒尺寸有关。当轧制温度为523 K、轧制变形量为10%时轧制得到的板材,三种类型孪晶的体积分数最高,此时晶粒尺寸最大。在轧制温度分别为523和473 K时,板材发生完全动态再结晶的临界变形量分别为30%和40%。拉伸实验结果表明:随着轧制变形量的增加,在第一阶段,轧制后板材屈服强度的提高主要依赖于晶粒细化强化和织构强化;当晶粒尺寸随变形量的增加不再发生明显的细化时,板材的屈服强度主要受织构弱化的影响。     

Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金厚板组织细化

提出一种细化Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金厚板组织的"强化固溶→过时效→中温多向锻造→中温轧制→快速加热再结晶处理"的中间变形热处理(ITMT)技术原型,采用金相分析、能谱分析和透射电镜分析等方法,研究ITMT工艺过程中的组织演变规律和晶粒细化的机理,并讨论利用不连续再结晶控制晶粒大小所具备的条件.结果表明:采用ITMT工艺能够保证Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金厚板的充分、均匀变形,在轧制变形量不超过80%的条件下,使厚度达6 mm以上的Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金再结晶晶粒组织和第二相结构深度细化:短横向平均晶粒尺寸为8 μm,纵向及长横向平均晶粒尺寸为12 μm,第二相点状颗粒尺寸一般小于3 μm.ITMT工艺细化晶粒的机理主要是利用变形储能和第二相的有利影响,通过不连续再结晶实现组织细化.     

2219铝合金环轧过程流变行为及组织演变多尺度数值仿真（英文）

开展2219铝合金环轧过程流变行为和显微组织演变的多尺度数值仿真。提出一种与传统热轧成形不同的新环轧技术，包括两阶段的热轧-温轧变形。结果表明，环件截面的温度、应变和应变速率呈现不均匀分布。边部节点大应变使得其内部晶粒被拉长，随着轧制过程的进行，小角度晶界逐渐转变为大角度晶界，使得再结晶百分数提高。固溶处理将轧制变形中拉长的带状组织转变为等轴晶组织，使材料发生完全静态再结晶。不均匀的温度和应变分布使得截面显微组织分布不均匀。通过环轧工艺试验，分析轧制过程中轧制力和环件几何尺寸变化规律。采用提出的新工艺，环件各方向力学性能和各向同性显著提升，尤其是伸长率提升显著。     

非对称轧制AZ31镁合金板材组织与性能

采用商用连铸连轧AZ31镁合金板材,通过小辊径非对称轧制工艺,研究在150,200,250℃温度条件下多道次非对称轧制对镁合金板材组织、织构和力学性能的影响。结果表明,不同轧制温度下,镁合金板材的晶粒细化机理不同,150℃时以孪晶细化为主,部分晶粒发生动态再结晶,200和250℃时板材晶粒细化机理为动态再结晶。对比分析了对称轧制和非对称轧制板材织构演化规律,随着轧制温度的升高,非对称轧制板材基面织构依次增强,但明显低于对称轧制板材。     

轧制工艺对铸轧AZ31镁合金板材组织的影响

观察了铸轧AZ31镁合金板材经不同异步比轧后试样的显微组织。结果表明,与同步轧制相比,异步轧制能显著降低AZ31镁合金的动态再结晶温度,细化晶粒,并且提高其低温轧制时的成形能力,无需中间退火处理即可制备出最终厚度为0.7 mm的镁合金薄板。同时,异步轧制能够明显减弱板材的基面织构,但其强度并不随异步比增加呈现明显的单调递减规律。