30CrMnSi钢相变再结晶温度测定及组织遗传消除效果考查[简报]

用水浴量热计法测得30CrMnSi钢相变再结晶温度为898℃,并根据遗传机理,考查了相变再结晶、相变重结晶、两相区加热对组织遗传消除的效果。结果认为相变再结晶对消除30CrMnSi钢的组织遗传现象有着良好的效果,而其它工艺仅能部分消除。     

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。     

奥氏体变形和Mn对42CrMo钢连续冷却相变组织的影响

通过热模拟实验、光学金相及SEM观察,研究了变形、奥氏体变形状态以及Mn元素对于盾构机轴承用钢42CrMo的连续冷却相变组织的影响。结果表明:变形对铁素体和珠光体相变影响不大,但是可以显著得抑制低冷速下退化珠光体的产生;此外变形促进了贝氏体和马氏体相变,对组织有明显的细化作用。不同的变形状态下,相比未再结晶区变形后冷却,再结晶区变形后冷却可以促进贝氏体和马氏体相变,对组织细化作用明显。40CrMnMo相比42CrMo中Mn含量提高,将大大促进其在静态连续冷却转变中低冷速段退化珠光体的产生;同时大幅扩大贝氏体和马氏体相变区间,使淬透性明显增大。     

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。     

热变形对42CrMo钢奥氏体晶粒尺寸影响的试验研究

采用热压缩试验与有限元模拟相结合的方法,研究42CrMo钢热加工过程中临界变形、多道次压下、道次间隔时间和完全再结晶后的保温时间对奥氏体晶粒长大的影响规律。结果显示,在热变形过程中,增大道次压下量,缩短道次间隔时间,有利于晶粒细化。在热变形的最后工序中,应尽量避免容易引起晶粒粗大的临界变形;热变形完成后,应尽量缩短保温时间,防止再结晶后的晶粒异常长大;在1050℃温度附近,42CrMo钢的保温时间不应超过30min。     

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。     

20Cr_2Ni_4A钢奥氏体相变再结晶的研究——影响奥氏体相变再结晶温度的因素

本文用热分析法并结合金相法和断口法研究了过热程度、原始组织、加热速度等对奥氏体相变再结晶温度的影响。结果表明,过热程度的影响最大,使奥氏体相变再结晶温度与重结晶温度相差达130℃。淬火组织经回火后,相变再结晶温度有所降低。加热速度对相变再结晶温度有很大影响。     

K418/42CrMo连续驱动摩擦焊接头动态再结晶研究

采用连续驱动摩擦焊对K418/42CrMo进行焊接,对焊接接头金相组织等进行分析.结果表明:K418/42CrMo焊缝冶金结合面积大,42CrMo钢发生软化并流动,K418合金侧紧靠焊缝处组织发生再结晶,晶粒组织呈细小均匀的等轴晶特征.     

42CrMo钢轧材组织和硬度控制

通过热模拟试验测得42CrMo钢动态CCT曲线,结果表明:当冷速小于0.3℃/s时,42CrMo钢以发生铁素体和珠光体相变为主,可获得硬度小于308 HBW的组织;当冷速大于0.3℃/s时主要发生贝氏体和马氏体转变,不发生明显的铁素体和珠光体相变,硬度值较高,确定现场生产42CrMo钢轧材冷速应控制在0.3℃/s以下为最优。依据动态CCT曲线,对规格为φ78 mm和φ50 mm的两种轧材进行轧制试验,分别采取有保温装置和无保温装置两种冷却方式。结果表明:通过增加保温装置,轧后冷速降低,轧材硬度下降;φ78 mm规格轧材轧后冷速小于0.3℃/s,硬度降低至257 HBW。     

轴承套圈用钢42CrMo的热变形行为

通过热模拟实验与组织观察,研究了盾构机轴承套圈用钢42CrMo在热变形中的动态再结晶行为以及锻造镦粗过程道次压下量对组织精细化与均匀化的影响。结合动态再结晶规律,对锻造镦粗过程中的不同压下规程下的组织进行预测,得到在实验条件下:当单道次变形量为1 mm和2 mm时,变形过程中未发生动态再结晶而发生静态再结晶时,晶粒细化不明显,道次压下量越大,变形组织越细小;当单道次变形量为4 mm和8 mm时发生动态再结晶后,变形组织明显细小,但由于处于部分再结晶区,组织存在混晶现象。实验结果有效地验证了预测的准确性。因此,为了使镦粗过程发生动态再结晶以获得均匀细小的组织,在单道次变形量为40%条件下,应提高镦粗锻造温度到1100℃以上;在镦粗锻造温度为1050℃条件下,应加大单道次变形量到52.7%以上。     

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。     

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;...     

42CrMo钢动态再结晶的临界条件

采用Gleeble-1500热模拟试验机对挤压态42CrMo钢进行等温热压缩实验,研究了在温度为1123～1348 K,应变速率为0.01～10 s-1条件下的动态再结晶行为。流变应力曲线对比分析表明:42CrMo钢在0.01～1 s-1的低应变速率下(除1 s-1和1123 K)发生动态再结晶型软化,在1～10 s-1的高应变速率下(含1 s-1和1123 K)发生动态回复型软化。采用加工硬化率的方法处理流变应力数据,结合lnθ-ε曲线的拐点及2(lnθ)/ε2-ε曲线的零点判据,研究42CrMo钢热塑性变形中动态再结晶发生的临界条件。结果表明:所有压缩试样均发生了动态再结晶;增加应变速率及降低变形温度会抑制动态再结晶的发生。进一步引入表征动态再结晶临界条件的临界应变模型,建立了临界条件与各热力参数之间的数学关系。验证表明该模型相对误差不超过7.8%。     

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.     

20CrMo钢动态再结晶过程的研究

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对抽油杆钢20CrMo连铸坯在变形温度900~1100℃、应变速率0.0015~0.015 s-1的条件下进行热压缩试验,研究了20CrMo连铸坯高温变形时的动态再结晶行为。计算得出了动态再结晶的变形激活能和再结晶开始时间,建立了Johnson-Mehl-Avrami型动力学方程。     

35CrMo结构钢的热变形行为

通过对奥氏体再结晶行为的研究得到35CrMo钢发生动态再结晶的形变条件为:形变温度T>1000℃,应变速率ε≤1/s.描述动态再结晶动力学方程f=1-exp(-b(Z)tn(Z))中的系数b和n与变形参数Z有关.计算值与实测值较为吻合.通过非线性回归得到35CrMo钢的动态再结晶晶粒尺寸的关系式为:DDRX=2.25 × 104Z-0.22.通过双道次压缩和单道次压缩保温实验,得出35CrMo钢静态再结晶激活能和动力学方程.     

中空钢控冷温度场的数值模拟

考虑中空钢冷却环境和钢的相变热力学影响,建立中空钢控冷过程中的温度场预测数学模型,采用数值法求解其模型,实现对中空钢控冷温度场的数值模拟。以42CrMo钢为例,对空冷和风冷方式下有无相变潜热的两种情况进行模拟计算,与实验结果对比分析,结果表明本文采用的温度场数值模拟方法是行之有效的,并为进一步预测材料的组织和性能奠定了基础。