含铌低合金高强钢的热变形特征北大核心CSCD

利用Gleeble-3500热模拟试验机,研究了含铌低合金高强钢在900-1100℃,应变速率为0.1、1和5 s^-1,真应变至0.7的热压缩变形行为。基于实验数据,得到材料本构方程和表征动态再结晶的参数。运用Cingara-Mc Queen方程建模预测流变应力并验证。结果表明,高温低应变速率条件下动态再结晶是材料主要软化机理,峰值应力与Z参数成线性关系。由热加工图得到,当应变速率在0.1-0.67 s^-1,温度在1030-1100℃范围内材料加工性能良好。     

6111铝合金热变形行为及本构方程

利用Gleeble-1500热模拟机,研究6111铝合金在变形温度为350℃～550℃、应变速率为0.01s-1～10s-1的热变形流变应力行为。研究结果表明,6111铝合金为正应变速率敏感材料,且随着变形温度升高抗拉强度减小,其热变形经历了从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段的过程,软化机制主要为动态回复;采用Zener-Hollomon参数建立6111铝合金的本构方程,该方程可用于模拟6111铝合金材料一般加载情况下的热成形过程。     

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。     

35MnB钢高温变形行为及本构方程

为了合理制定35MnB钢制件热成形工艺参数,在790~1190℃温度范围内,应变速率为0.01~10 s~(-1)及总压缩变形量(真实应变)为0.6的试验条件下,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对35MnB钢进行热压缩变形试验,研究其高温变形行为。结果表明:流变应力随着温度的升高而减小,随着应变速率的增大而增大。同一应变速率下,随着变形温度的升高应力峰值向左移动,应力-应变曲线整体下移;同一变形温度下,应变速率越大,应力峰值越高,相应的应变量也越大。采用含有变形温度(T)和变形激活能(Q)的Arrhenius equation方程的双曲正弦模型,构建了35MnB钢在高温下流变应力与应变速率的本构方程。并验证了所构建本构方程的准确性,计算结果显示预测应力峰值与试验应力峰值吻合较好。通过采用本文所构建的35MnB钢本构方程对大型液压装载机锻造摇臂成形过程进行模拟,结果证明本文所构建的本构方程可以应用于35MnB钢制件高温成形模拟过程,并为实际生产做指导。     

基于蠕变理论的钒和铌微合金化中碳钢的物理本构方程

采用Gleeble-1500热模拟试验机对V和Nb两种微合金化中碳钢进行了温度范围为900～1100℃,应变速率范围为0.01～10 s^-1的热压缩实验。采用基于蠕变理论的物理方法研究了两种实验钢的本构方程,该方程考虑了杨氏模量E和奥氏体的自扩散系数D对温度的依赖关系。通过使用相关系数r和平均绝对相对误差e_AARE等统计参数对方程的准确性和可靠性进行了量化。结果表明,该基于蠕变理论的物理本构方程不仅能准确地描述钒微合金化和铌微合金化中碳钢的峰值应力,而且可以准确地描述所有应变范围内的应力。     

60NiTi合金的热变形行为及本构方程

60NiTi合金具有强度高、耐磨性好等一系列优异的性能。但由于它难热成型,因此大大限制了在工业领域的广泛应用。为了确定60NiTi合金最优的热加工工艺,研究了铸态60NiTi合金在750～1 050℃,0.01～1 s^-1变形速率下的热变形行为,并采用包含Arrhenius项的Z参数法构建了高温变形本构方程。结果显示：仅在1 000℃、1 s^-1速率下高温变形时60NiTi合金发生了明显的动态再结晶,温度升高能提高60NiTi合金的热成型性能。在高温(1 050℃)大变形速率下(1 s^-1)加工60NiTi合金的热成型性能最好。     

Ti-Mo-V微合金化钢的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Ti-Mo-V微合金化钢进行单道次热模拟压缩试验,分析了变形温度、应变速率、变形程度等对试验钢热变形行为的影响。结果表明,在一定条件下,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大。当应变速率大于10 s^-1和变形温度小于1000 ℃时,发生动态回复;当应变速率小于1 s^-1和变形温度大于850 ℃时,发生动态再结晶。在Sellars -Tegart方程的基础上,建立了试验钢加工硬化-动态回复和动态再结晶精度较高流变应力模型,并采用回归的流变应力模型预报了Ti-Mo-V微合金化钢的实际轧制压力,预报值与实测值吻合良好。     

高强渗碳钢高温热变形的本构方程

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度为1173~1473 K,应变速率为0.01~10 s-1的变形条件下,对一种航空用高强度渗碳钢-9310钢进行热压缩实验,基于真应力-应变曲线,研究了两种高温变形流变应力的本构方程模型-位错模型和Sellars模型在该钢上的应用,根据动态再结晶是否发生,建立了不同热变形阶段下9310钢的流变应力本构方程。研究表明,在ε0.1条件下的动态软化和稳态流变阶段中,基于位错密度和动态软化机制的位错模型方程,精度误差在15%以下,但该方程参数多,计算量大,而基于Sellars模型的本构方程,在低温热变形(T1273 K)及大应变(ε0.5)条件下的精度误差更小,且方程相对简单,便于应用。在高强渗碳9310钢的热加工生产中,建议采用Sellars模型作为大应变条件下流变应力的预报方程,精度误差控制在10%以下;为了提高方程精度,Sellars模型下由于动态再结晶软化引起的应力降低值Δσ中,相关参数的取值还有进一步修正的可能。     

300M高强钢的热变形本构关系研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机,在850~1180℃温度下,以0.001~20 s-1的应变速率对300M高强钢进行变形量为60%的热压缩变形试验,对其在不同变形条件下的变形行为进行研究。结果表明,300M高强钢的变形行为与变形参数密切相关,变形温度越高,应变速率越低,越有利于动态再结晶的发生。基于试验数据,建立了Arrhenius双曲正弦方程中Q,A,n,α与真应变的本构关系,从而进一步建立了包含变形温度、应变速率及应变在内的300M高强钢的高温变形本构方程。为了验证该本构方程的正确性,对应力计算值与试验值进行了对比及平均误差分析,最大误差为14.2%,但整体均控制在10%以下。分析表明,应用所建立的本构方程得到的应力计算值与试验值吻合较好。     

新型中合金超高强度钢的热变形行为北大核心CSCD

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究了含有W、Mo等多种碳化物形成元素的新型中合金超高强度钢的热变形行为,变形温度为800~1200℃,应变速率为0.01~10 s^(-1),最大应变量为0.7。热模拟试验得到了试验钢的高温流变应力曲线,其变形抗力随变形温度的降低和应变速率的提高而增加。在变形温度1000℃以上进行热压缩时,试验钢可发生动态再结晶;变形温度的升高会促进晶粒粗化及二次再结晶的发生,而应变速率的提升有利于促进再结晶晶粒的细化和均匀化。根据试验钢的高温流变应力曲线,计算出试验钢的热加工本构方程,并建立了真应变为0.4的热加工图。结合微观组织演变的分析结果,得出试验钢的最佳热加工区域应为:变形温度为1000~1100℃、应变速率为1~10 s^(-1)。     

Hot deformation behavior of medium carbon V-N microalloyed steel

Processing maps for a medium carbon V-N microalloyed steel(designated as VN steel) and a medium carbon V-N bared steel(designated as Non-VN steel) were developed to study the hot deformation behavior and the influence of vanadium and nitrogen, in the temperature range of 750?1100 °C and strain rate range of 0.005?30 s^?1. Experimental results show that the processing map for the VN steel exhibits two dynamic recrystallization and three instability domains, while that for the Non-VN steel has one dynamic recrystallization and three instability domains. The instability domains of VN steel are larger than those of the Non-VN steel, and the VN steel is easier to be unstable when being hot deformed at high temperature and high stain rate. The addition and precipitation of vanadium and nitrogen can hinder the dynamic recrystallization. Compared with the Non-VN steel, the VN steel has higher dynamic recrystallization critical strain and the corresponding stress.     

低碳Ti-Mo微合金马氏体钢的热变形行为

利用Gleeble-3800热模拟试验机对试验钢在950~1100 ℃,应变速率为0.1~5.0 s^-1,最大应变量为60%的条件下进行了热压缩模拟试验。结果表明：高变形温度、低应变速率和大变形量有利于动态再结晶,试验在1050 ℃、变形量60%、变形速率1 s^-1条件下得到圆整均匀再结晶晶粒,平均晶粒尺寸为14.84 μm;推演出低碳Ti-Mo微合金马氏体钢的形变激活能为462.8 kJ/mol及Z参数与动态再结晶变形条件的关系;建立起试验钢动态再结晶临界应变公式ε_c=0.3729Z^0.3496。     

轧制态254SMo超级奥氏体不锈钢的热变形行为及本构方程

为优化后续轧制工艺,利用Gleeble-3800热力模拟机,对轧制态254SMo超级奥氏体不锈钢进行等温恒应变速率压缩试验,研究了254SMo超级奥氏体不锈钢在变形温度为900~1100℃,应变速率为0.005~5 s_^-1的热变形行为及微观组织演变。结果表明,随着变形温度升高及应变速率降低,峰值应力减小,且流变曲线的单峰特征变得明显,说明高温低应变速率下254SMo容易发生动态再结晶;三种形式的Arrhenius本构方程预测精度对比显示,指数形式的精度最高,相关系数达97.496%,变形激活能为546 kJ/mol。     

AM355不锈钢的热变形行为

使用Gleeble-3800热模拟试验机对锻造态AM355不锈钢进行等温热压缩试验,应变速率选择0.01~10 s^-1,变形温度选择1173~1423 K。热变形后的组织通过光学显微镜、电子背散射衍射、透射电镜进行观察。基于Arrhenius模型采用峰值应力构建了本构方程,并对其改进得到了准确度更高的本构方程。采用动态材料模型构建了热加工图。由热加工图与变形后的组织得到了真应变为0.9时的热加工窗口。结果表明,适用于AM355钢的最优热加工区域为变形温度1250~1300 K、应变速率0.01~0.03 s^-1与变形温度1300~1400 K、应变速率0.01~10 s^-1及变形温度1400~1423 K、应变速率0.5~10 s^-1,该区域下能量耗散率均小于0.36,且发生了完全的动态再结晶。此外,还确立了完全动态再结晶时奥氏体晶粒尺寸d_drx与Z参数的关系。     

Ti_3Al基合金的热变形行为及本构方程

采用DDL50高温电子万能试验机对Ti_3Al基合金进行等温恒应变速率拉伸试验,研究了该合金在热变形温度900~1020℃,应变速率2×10~(-4)~2×10~(-2)s~(-1)范围内的高温热变形行为。结果表明:Ti_3Al基合金的流变应力在应变速率一定时,随温度的升高而减小,在温度一定时,随应变速率的升高而增大,流变应力在达到峰值后开始逐渐降低,呈软化现象;应变速率越高,Ti_3Al基合金的软化越明显。依据高温拉伸试验得到的真应力-真应变曲线关系,计算得出了Ti_3Al基合金热变形激活能为472.7992 k J·mol~(-1)。建立了Ti_3Al基合金热变形的双曲正弦形式的本构方程和Zener-Hollomon参数方程。     

TC4-DT钛合金热变形本构方程

利用Gleeble-3800热模拟试验机进行热压缩实验,研究了TC4-DT钛合金在温度1163K~1293K、应变速率为0.005s~(-1)~0.5s~(-1)、变形量为60%条件下的热变形行为。根据应力-应变曲线分析该合金的流变应力变化特点,建立该合金的Arrhenius双曲正弦型本构方程。结果表明,所建立的本构方程与实验值吻合程度较高,为制定TC4-DT钛合金热加工工艺规范提供理论依据。     

M35高速钢的热变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上对M35高速钢进行了热压缩试验,研究了变形温度在950~1150℃、变形速率为0.01~10s~(-1)时M35高速钢的热变形行为,建立了热变形本构方程和热加工图。结果表明:M35高速钢热压缩过程中的变形行为可用双曲正弦函数来表征,其平均变形激活能为333.04kJ·mol~(-1)。通过热加工图直观地展现出了M35高速钢热变形失稳的区域,并且获得了实验条件下其热变形过程的最优工艺制度,即热加工温度为1 100℃,应变速率为0.01s~(-1)。