基于热加工图的20MND5钢的高温热变形行为

在Gleeble-3800热模拟试验机上通过高温等温压缩试验研究了20MND5钢在应变速率为0.001~10 s~(~(-1))、变形温度为950~1150℃的热变形行为及组织转变,研究了变形工艺对20MND5钢的热变形流动应力的影响规律,建立了其热变形本构方程。结果表明:在应变速率为0.001~0.1 s~(-1)时,20MND5钢的高温流变应力主要以动态再结晶软化机制为特征。在应变速率为1.0~10 s~(-1)时,真应力随应变量的增大而增大,但当应变速率为1.0 s~(~(-1)),变形温度达到1150℃时,发生明显的动态再结晶。综合考虑应变速率和变形温度对材料组织性能的影响,建立了基于本构方程的20MND5钢的热加工图,并确定了该钢的热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数。分析讨论了不同区域的20MND5钢的高温变形特征,确定了20MND5钢在低温、中温及高温变形时,宜控制的应变速率及其应变量。     

25Cr3Mo3NiNbZr钢热变形行为及微观组织研究

通过Gleeble-3800热模拟试验机对25Cr3Mo3NiNbZr钢在变形温度1000～1250℃和变形速率0.001～10 s~(-1)下进行了高温压缩实验,研究了钢的热变形行为,得到了应力-应变曲线,并建立了流动应力本构方程和热加工图,同时观察了变形后的组织。结果表明,25Cr3Mo3NiNbZr钢在热压缩过程中的变形行为可用双曲正弦函数来描述,其平均变形激活能为415.6 kJ/mol。通过热加工图可以直观地看出热变形失稳区,并且获得了易于再结晶的参数范围,即变形温度为1050～1125℃,应变速率为0.001～0.01 s~(-1)。当应变速率为1 s~(-1)且变形温度从1000℃升至1250℃时,晶粒尺寸逐渐增加;当温度为1200℃且应变速率从0.001 s~(-1)增至10 s~(-1)时,晶粒尺寸逐渐减小。     

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。     

5083铝合金热压缩应力-应变曲线修正与热加工图

在Gleeble-3500热模拟试验机上对圆柱体5083铝合金试样进行温度为300～500℃、应变速率为0.001～1 s~(-1)条件下的热压缩试验。对实验获得的真应力应变曲线进行摩擦修正,依据摩擦修正后的应力应变曲线计算本构方程,采用包含Zener-Hollomon参数的本构方程描述摩擦修正后的5083铝合金流变应力行为,其热变形激活能为164.17 kJ/mol。根据摩擦修正后的真应力-应变曲线绘制热加工图,随着真应变的增加,失稳区域向着高应变速率、高变形温度区域扩展,5083铝合金适宜热变形工艺参数:变形温度为400～500℃、变形速率为0.01～0.1s~(-1)与340～450℃、变形速率为0.001～0.01 s~(-1)。随着变形温度升高与应变速率降低,晶粒内位错密度减少,主要软化机制逐渐由动态回复转变为动态再结晶。     

基于等温压缩试验的20Cr2Ni4A钢Johnson-Cook本构模型及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度700～1000℃、应变速率0.001～1 s~(-1)条件下进行了20Cr2Ni4A钢的等温压缩试验。结果表明,20Cr2Ni4A钢的流动应力随变形温度的降低或应变速率的增加而增加,其在700℃变形条件下的真实应力-应变曲线的变化规律异于其它变形温度,真实应力达到峰值后,以软化机制为主,但并未出现先强化后软化的单峰型应力-应变曲线。构建了20Cr2Ni4A钢的Johnson-Cook本构模型,并对应变速率敏感系数进行了修正,修正后的本构模型的适用范围为变形温度700～1000℃、应变速率0.001～0.1 s~(-1)。通过对热加工图的分析,确定的20Cr2Ni4A钢合理的热加工参数范围为:变形温度925～1000℃、应变速率0.001～0.05 s~(-1)。本研究可为20Cr2Ni4A钢热加工工艺参数的选择提供理论依据。     

高强硼钢高温变形行为及其本构方程的建立

通过热模拟压缩试验研究了高强硼钢在880~1000℃、0.01~10 s~(-1)、最大变形55%条件下的高温变形行为。结果表明,试验钢高温真应力-真应变曲线在较高的应变速率(10 s~(-1))或较低温度(880℃)时具有动态回复特征;在较低应变速率(0.01 s~(-1)、0.1 s~(-1)、1 s~(-1))且温度较高(960~1000℃)时具有动态再结晶特征。采用双曲线模型和最小二乘法回归处理确定了试验钢在相应条件下的材料常数,建立了高温本构方程,本构方程预测结果与实测值取得了很好的一致。     

Cr8钢的热变形行为及本构方程

用Gleeble-1500热模拟试验机研究了Cr8钢在温度为900~1200℃、应变速率为0.005~1 s~(-1)的热变形行为。得到了该材料的真应力应变曲线,基于双曲正弦关系建立了Cr8钢的本构方程,并对本构方程进行验证。结果表明:在变形温度为900~1200℃,应变速率为0.005~0.1 s~(-1)时,Cr8钢发生了明显的动态再结晶现象;所建模型预测的峰值应力与试验所得峰值应力的绝对值误差不超过7%,验证了所建本构方程的准确性;计算得出Cr8钢变形激活能为254.215 k J/mol。     

一种反应器用12Cr2Mo1钢的热变形行为及热加工图

以一种加氢反应器用钢12Cr2Mo1为研究对象,利用Gleeble-3800热/力模拟试验机,在变形温度850~1150℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)进行了真应变为0.8的热压缩。回归计算了考虑应变补偿的本构方程,建立了基于动态材料模型的热加工图,分析了热变形条件下的组织演化规律。结果表明,利用5次多项式回归计算得到的本构方程可用来预测不同应变下的流变应力;随着变形温度的升高和(或)应变速率的降低,动态再结晶水平增加;在1050℃和0.001 s~(-1)的热变形下,12Cr2Mo1钢可获得均匀的完全动态再结晶组织。     

AF1410高强度钢热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度850℃~1150℃及应变速率0.001s~(-1)~10s~(-1)下进行热压缩试验,研究了AF1410高强钢的热变形行为。考虑摩擦、温度升高的影响,修正了AF1410钢的实测流变应力,修正后的流变应力低于对应的测量值。随着应变速率增加及变形温度降低,摩擦对流变应力的影响逐渐增大;温度升高对流变应力的影响在高应变、低变形温度时较为明显。基于修正后的流变曲线,通过线性回归确定了变形过程中的热激活能Q=366.89kJ·mol~(-1),建立了AF1410钢的本构方程。     

TC4钛合金流动软化行为及本构模型研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验,研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大,且800~850℃、应变速率1~10 s~(-1)变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的,温度900~950℃、应变速率0.001~0.1 s~(-1)条件变形时,流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响,建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程,建立的本构模型精度较好,在800,850℃和10 s~(-1)条件以及在900,950℃和0.1 s~(-1)条件下,模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403 kJ/mol,平均应变速率敏感指数为0.26。