Mn18Cr18N护环钢的动态再结晶行为及功率耗散图

为了控制Mn18Cr18N护环钢热锻后的组织和性能,通过热模拟压缩试验研究了该钢在900～1 200℃、应变速率为0.001～0.1 s-1和初始晶粒尺寸为48～230μm条件下的动态再结晶行为,建立了双曲本构模型,结合双曲本构模型和动态材料模型构建了热加工功率耗散图;通过功率耗散图和微观组织对锻造过程变形温度和应变速率进行了分析。结果表明:当变形温度不高于1 100℃时,随着应变速率的降低和温度的升高,功率耗散率ηJ逐渐增大;当温度高于1 100℃后规律相反;当ηJ不小于0.2时,该钢可获得均匀细化的完全动态再结晶组织。     

Fe-0.2C-7Mn中锰钢的单道次热压缩变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对Fe-0.2C-7Mn中锰钢进行单道次等温压缩试验,研究了该钢在不同变形温度(950～1 150℃)和应变速率(0.001～1 s^-1)下的热变形行为,通过计算应变速率敏感指数、功率耗散效率以及失稳参数建立该钢的热加工图,并获得最佳的热加工工艺窗口。结果表明：随着应变速率的增加和变形温度的降低,该钢的流变应力增大;高变形温度和低应变速率有利于动态再结晶的发生,动态再结晶程度的差异会对应变速率敏感指数产生很大的影响;不同真应变下的失稳区均出现在高温高应变速率区域,并且基本与功率耗散图中的低功率耗散效率区域重合。试验钢的最佳热加工工艺窗口为变形温度975～1 100℃、应变速率0.006～1 s^-1。     

锻态SA508-3钢的动态再结晶预测模型

在Gleeble1500D热模拟试验机上开展了锻态SA508-3钢的单道次热压缩试验,研究了该材料的动态再结晶行为。试验参数为温度1 000℃～1 200℃、应变速率0.001 s^-1～1 s^-1。研究结果表明：SA508-3钢在高温低应变速率条件下均发生了动态再结晶现象。在此基础上,根据应力-应变曲线数据,建立了该材料的动态再结晶临界应变模型、动态再结晶百分数模型,结合压缩后试样的显微组织,建立了SA508-3钢的动态再结晶晶粒尺寸模型。     

38MnVTi非调质钢的高温热压缩变形特性及加工图

采用Gleeble-1500D型热模拟试验机对38MnVTi非调质钢进行热压缩试验,研究了其在950~1 200℃和应变速率为0.01~10s-1条件下的热变形行为,基于Parasd和Murty两种失稳判据分别建立了动态材料模型(DMM)的加工图,利用加工图确定了试验钢在应变为0.8下的流变失稳区,并分析了两种加工图的差别。结果表明:两种加工图中失稳区域的面积大小相近,功率耗散系数的数值变化趋势相似,但它们的失稳区位置有差异;低的功率耗散系数可以作为一种识别热变形失稳的方法,应避免试验钢在高应变速率下进行大应变量变形;试验钢的热变形最佳工艺参数为变形温度1 050~1 200℃、应变速率0.04~1s-1。     

0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢在950~1 100℃,0.01~1 s^-1条件下的热变形行为。依据热压缩过程中0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的真应变-真应力曲线,确定了其在该热变形参数下的高温本构方程,并根据动态材料模型建立热加工图。结果表明,在相同的应变速率下,流变应力随着温度的升高而降低;而在相同的变形温度下,流变应力随着应变速率的减小而降低。0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢的热变形激活能为549 kJ/mol。在980~1 050℃范围内,真应变为0.4,应变速率为0.01~0.1 s^-1时,能量耗散效率η值为0.28~0.3,0Cr17Mn17Mo3NiN奥氏体不锈钢容易发生动态再结晶。因此,该温度区域是最优的热加工工艺窗口。     

40CrNiMo钢的热变形特征及变形抗力模型

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对40CrNiMo钢进行了单道次热压缩试验,得到了其在应变速率0.1~50s~(-1)、变形温度800~1 100℃下的应力-应变曲线,观察了变形后的显微组织并分析了热变形特征;建立了该钢的变形抗力模型并进行了试验验证。结果表明:较高的变形温度或较低的应变速率更有利于40CrNiMo钢的完全动态再结晶;变形温度为800℃时,应变速率增大使动态再结晶晶粒增多;应变速率为10s~(-1)条件下,当变形温度由800℃升至900℃时,动态再结晶晶粒增多,变形温度为1 000℃时,40CrNiMo钢发生了完全动态再结晶,变形温度为1 100℃时,动态再结晶晶粒长大;计算得到40CrNiMo钢的动态再结晶激活能为322.53kJ·mol~(-1);由周纪华-管克智模型计算得到的变形抗力与试验值的平均相对误差为4.82%,模拟精度较高。     

Fe-10Mn-2Al-0.1C中锰钢的本构模型与热加工图

使用Gleeble-1500型热机械模拟机在变形温度900～1 100℃、应变速率0.01～10 s^-1下对Fe-10Mn-2Al-0.1C(质量分数/%)中锰钢进行热压缩试验,根据试验数据,采用应变补偿法建立试验钢Zener-Hollomon本构模型并进行了试验验证;基于动态材料模型(DMM)建立试验钢在真应变0.2,0.4,0.6,0.8下的热加工图。结果表明:由建立的本构模型预测得到的流动应力与实测应力的相关系数为0.987,说明该模型可用来描述试验钢的热变形行为;由本构模型计算得到当真应变从0.1增加到0.8时,试验钢的热变形激活能从476 kJ·mol^-1降低到342 kJ·mol^-1;根据热加工图确定试验钢的最佳热加工工艺条件为变形温度900～940℃、应变速率0.01～0.03 s^-1和变形温度1 070～1 100℃、应变速率0.1～0.56 s^-1,该条件下的功率耗散效率在32%～38%。     

高效综合熔体处理3003铝合金的热变形加工图

根据动态材料模型和Prasad失稳准则,利用Gleeble-1500型动态热/力模拟试验机对高效综合熔体处理的3003铝合金进行了等温热压缩试验,分别建立了功率耗散图、热加工失稳图和热变形加工图,探讨了在热压缩变形过程中该铝合金的变形规律。结果表明:3003铝合金的最佳加工区域出现在中高温、中高应变速率的热变形条件下,最大功率耗散率为55.64%;在变形温度573~648K、应变速率0.4~10s-1的区域,以及变形温度698~773K、应变速率0.01~0.1s-1的区域会出现加工失稳现象,热变形加工时应尽量避免此区域。     

AZ31镁合金在热压缩过程中的变形行为

用Gleeble-1500D型热模拟试验机对AZ31镁合金在变形温度200～400℃、应变速率0.01～1 s~(-1)条件下进行热模拟压缩试验,研究了该合金的热变形行为,并获得了其变形的主要特征参数,建立了高温流变数学模型和功率耗散图。结果表明:热压缩时,AZ31镁合金流变应力受温度和应变速率影响显著,应力-应变曲线呈现出明显的动态再结晶特征,温度越高、应变速率越小,动态再结晶越容易发生;热变形过程受变形激活能控制,得到流变应力的关系式lnε=35.74+9.96ln[sinh(0.01σ)]-1.96×10~5/RT,耗散系数随温度升高和应变速率降低而逐渐增大。     

新型高强轴承钢的热压缩变形行为与热加工图

以自行开发的贝氏体轴承钢为研究对象，采用热模拟试验机在变形温度900～1 200℃、应变速率0.01～5 s^-1条件下进行单道次热压缩试验，研究了该钢的热压缩变形行为，基于真应力、真应变数据，建立热变形本构方程，并绘制热加工图。结果表明：当变形温度不低于1 000℃、应变速率低于0.1 s^-1时，试验钢在热压缩过程中的动态再结晶较明显。在相同应变速率下，变形温度越高，峰值应力越小，到达峰值应力的真应变也越小；在相同变形温度下，应变速率越大，峰值应力越大，达到峰值应力的真应变也越大。试验钢的变形激活能为479.119 kJ·mol^-1,明显大于传统GCr15马氏体轴承钢，说明在相同变形温度下试验钢更难以变形。试验钢适宜的热加工区间为变形温度900～1 100℃、应变速率1.4～2 s^-1。     

10B06冷镦钢连铸坯的热压缩流变行为

利用MMS-200型热力模拟试验机研究了10B06冷镦钢连铸坯在750～1 100℃、应变速率为0.01～20s-1条件下的热压缩流变行为,并且通过线性回归确定了该钢的应变硬化指数以及热激活能,获得了其在变形条件下的流变应力本构方程。结果表明:该钢在热压缩变形时的流变软化行为是动态再结晶、动态回复与加工硬化联合作用的结果;当变形温度较低、应变速率较小时,软化效应以动态再结晶为主;而当变形温度较高、应变速率较大时,软化效应是动态再结晶和动态回复共同作用的结果;该钢的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的函数来描述,其热激活能为220.132 3kJ.mol-1。     

镍微合金化9310钢的高温热变形行为

采用Gleeble-3800型热模拟试验机在温度1 173~1 473K、应变速率0.01~10s-1的条件下,对镍微合金化9310钢的高温热变形前行为进行了研究,得到了试验钢的高温流变曲线,并用光学显微镜观察了试验钢变形前后的显微组织。结果表明:镍微合金化9310钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;试验钢在真应变为0.9,应变速率为0.01~10s-1的条件下,随着应变速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高;测得试验钢的热变形激活能Q值为362.649kJ·mol-1,并建立了其热变形方程以及动态再结晶条件下峰值应变σp与Zener-Hollomon因子的关系式。     

EH40钢的热变形行为及流变应力模型

为研究热加工过程中变形参数对EH40船板钢流变应力的影响规律,利用Gleeble—3800实验机对试样进行热模拟压缩实验,获得了EH40船板钢在应变率为0. 1 s~(-1)～10 s~(-1)和变形温度为900℃～1 200℃条件下的真应力-应变曲线,分析曲线得出:变形温度和应变速率均对EH40船板钢的动态再结晶和动态回复产生重要影响,升高变形温度或降低应变速率,均有利于变形过程中动态再结晶的发生,有助于材料的晶粒细化。采用包含Zene-Hollomon参数的双曲正弦模型,获得了该材料的热变形方程、热变形激活能、Z参数数学模型。经验证,所建立的本构关系计算值与实验值平均相对误差为3. 13%,能够很好地反应EH40船板钢的实际热变形行为特征。     

AZ61镁合金加工图及其在轧制成形中的应用

采用Gleeble-1500型热模拟试验机对AZ61镁合金在变形温度250~400℃、应变速率0.001~10 s-1条件下进行热压缩试验,研究了合金的热压缩变形行为,得到了其加工图,并将得到的最佳变形工艺成功应用于轧制成形。结果表明:合金在变形温度250~400℃、应变速率10 s-1的变形条件下具有较高的能量耗散效率,该工艺参数范围为合金的最佳变形工艺;在该工艺参数范围内进行轧制变形可获得组织均匀、力学性能优异的镁合金板材,其平均晶粒尺寸在3~10μm之间,抗拉强度和伸长率则分别在292.9~329.7 MPa和21.4%~27.5%之间。     

新型CHDG-A06奥氏体不锈钢的热变形行为

采用Gleeble-3500型热力模拟试验机对新型CHDG-A06奥氏体不锈钢进行单道次压缩试验,研究了其在变形温度为950～1 100℃、应变速率为0.01～1s~(-1)条件下的热变形行为,并对变形后的显微组织进行了观察;根据试验钢的应力-应变曲线,通过线性回归建立了它的高温热变形本构模型。结果表明:在热变形过程中,变形温度和应变速率对流变应力的影响显著,流变应力随着变形温度的升高或应变速率的降低而降低;动态再结晶易发生在较低应变速率(≤0.1s~(-1))或较高变形温度(≥1 050℃)下;利用峰值应力求得该钢的双曲线正弦本构方程,并得到其热变形激活能为453.674 4kJ·mol~(-1)。     

铁-锰-铝-碳系低密度钢的热变形行为

利用Gleeble-3500型热模拟试验机,对铝质量分数分别为8%,10%,12%的三种铁-锰-铝-碳系低密度钢进行了不同变形温度(950~1 150℃)及应变速率(0.01~1.0s~(-1))下的压缩试验,研究了该低密度钢在高温下的塑性变形行为并观察了压缩变形前后的显微组织。结果表明:在950~1 150℃,应变速率0.01~1.0s~(-1)下变形时,三种试验钢的流变应力对温度和应变速率均较敏感,流变应力随着应变速率的增加及变形温度的降低而提高;变形后,铝质量分数为12%的试验钢组织中铁素体呈带状,不连续地分布于奥氏体基体中;在相同应变速率下,其奥氏体与铁素体晶粒随着变形温度的升高逐渐长大,相同温度较高应变速率下的奥氏体与铁素体晶粒较细小;铝质量分数为12%试验钢的动态再结晶热变形激活能为592.437kJ·mol~(-1),其Zener-Hollomon参数方程为Z=ε·exp(592.437/RT)。     

应变速率对不同钢压缩真应力-应变曲线的影响

用G1eeble 1500型热/力学模拟实验机对20Cr、40Cr和45钢进行了变形温度为1 050℃,应变速率为1,5,10 s-,变形量为0.7～0.9的热模拟单向压缩试验,分析了钢热变形过程中的真应力-应变曲线.结果表明:试验钢在应变速率为1,5 s-1的变形过程中,均发生了动态再结晶;动态再结晶阶段具有反复动态再结晶→变形→动态再结晶即交变出现软化→硬化→软化的现象;应变速率为10 s-1时,45钢发生了动态再结晶,动态再结晶阶段也具有交变软化→硬化→软化的现象,而20Cr和40Cr钢处于动态回复阶段.     

BT22双相钛合金等温锻造工艺的确定

采用热模拟试验机对BT22双相钛合金在热变形温度为750850℃、应变速率为0.0011s-1的条件下进行了压缩试验,研究了合金的热变形行为,建立了合金的热加工图,并确定了对其进行等温锻造的最佳工艺范围。结果表明:BT22双相钛合金的真应力-真应变曲线呈现明显的动态再结晶特征;热加工图中有两个主域较为稳定,这两个主域的中心分别位于(750℃,0.001s-1)和(850℃,0.001s-1)处,最大功率耗散率均超过50%;试验合金等温锻造的最佳工艺范围是温度为750850℃、应变速率为0.01~0.001s-1的区域。     

00Cr12Ni10MoTi钢热变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究00Cr12Ni10MoTi钢在变形温度为850～1 200℃、应变速率为0.01～10 s~(-1),变形程度为60%条件下的热变形行为。基于实验数据计算该钢的热变形激活能,获得其本构方程并进行组织演变分析。结果表明,该钢种的动态再结晶激活能Q=486.484 kJ/mol,变形温度升高或低应变速率条件下更易发生动态再结晶,该钢种获得均匀、细小再结晶晶粒的理想温度区间为1 050～1 150℃。     

奥氏体不锈钢的热压缩本构方程及动态再结晶行为

利用Gleeble热力模拟试验机研究了304奥氏体不锈钢在变形温度950～1 150℃、应变速率0.05～1 s^-1条件下的热压缩行为,根据真应力-真应变曲线,基于Arrhenius模型构建其在高温下的本构方程,并建立热加工图;基于试验数据建立动态再结晶模型,采用Deform软件对该钢的再结晶行为进行模拟,并进行试验验证。结果表明：随着应变速率的增大或变形温度的降低,不锈钢的流变应力增大;在变形温度1 080～1 120℃、应变速率0.05～0.2 s^-1和变形温度1 120～1 150℃、应变速率0.5～1 s^-1下,该钢具有良好的热加工性能;模拟得到在变形温度1 000℃、应变速率0.05 s^-1和变形温度1 100℃、应变速率0.05 s^-1下,试样心部再结晶晶粒体积分数和尺寸与试验结果间的相对误差小于7.62%,验证动态再结晶模型的准确性。