超高强热成形钢的应变速率敏感性

利用CMT5105电子万能试验机和HTM 16020电液伺服高速试验机对超高强热成形钢进行拉伸试验,应变速率范围为10-3~103 s-1,模拟热成形零件在不同应变速率下的碰撞情况.结果表明:在低应变速率阶段(10-3~10-1 s-1)实验钢的应变速率敏感性不高,随应变速率的升高,实验钢的强度和延伸率变化不大;在高应变速率阶段(100~103 s-1)实验钢具有高的应变速率敏感性,随应变速率的升高,实验钢的强度和延伸率都呈增大的趋势,并且抗拉强度的应变速率敏感性要大于屈服强度.这主要是由于在高应变速率阶段拉伸时产生的绝热温升现象和应变硬化现象共同作用造成的.实验钢颈缩后的延伸率随应变速率的增大而减小,主要是由于高应变速率下马氏体局部变形不均匀造成的.实验钢吸收冲击功的能力随应变速率的升高而增大,实验钢达到均匀延伸率时吸收冲击功的大小对应变速率更敏感.与低应变速率阶段相比,实验钢在高应变速率阶段的断口韧窝的平均直径更小,韧窝的深度更深,这与高应变速率阶段部分马氏体晶粒的碎化有关.通过扫描电镜和透射电镜观察发现,在高应变速率拉伸时晶粒有明显的拉长趋势,并且在应力集中的地方有一些微空洞的存在,应变速率为103 s-1时部分区域有碎化的现象.      

不同应变速率下CT20钛合金孪生变形行为

在300 K及20 K、不同应变速率下对CT20钛合金板材进行单向拉伸,利用扫描电镜、透射电镜等观察拉伸应变组织及断口形貌,揭示了应变速率对CT20钛合金孪生变形行为的影响规律。结果表明:在300 K下,应变速率的提高使CT20钛合金板材的强度提高,延伸率降低;20 K下,应变速率的提高使CT20钛合金板材的强度和延伸率均下降。在300 K、应变速率高于6.67×10-1s-1和20 K、应变速率低于6.67×10-3s-1的条件下,CT20钛合金板材的变形均为滑移和孪生共同作用。20 K下,CT20钛合金拉伸应变速率超过6.67×10-3s-1时,孪生变形受到抑制,材料的延伸率迅速降低。     

10Ni5CrMoV船体钢拉伸性能的高应变速率效应

在1.6×10-3～1.2×103s-1的应变速率范围内,研究了应变速率对10Ni5CrMoV钢室温拉伸性能的影响.结果表明,应变速率对10Ni5CrMoV钢的断裂方式没有影响,拉伸试样均为塑性断裂,断裂微观机制主要是位错滑移;抗拉强度随应变速率增加而略有增加;伸长率随应变速率的增加先下降后上升,但总体无降低;高应变速率并未造成该钢的脆化.根据位错滑移机制对此进行了说明.     

TA32钛合金板材的超塑性性能研究

研究了真空环境中TA32钛合金在950℃,初始变形速率在5.32×10-4~2.08×10-2s-1条件下的超塑性变形行为。结果表明,不同应变速率条件下,板材的流变应力曲线特征和显微组织演变呈现显著不同。在应变速率较低条件下(5.32×10-4 ~3.33×10-3s-1),拉伸真应力-应变曲线呈传统超塑变形的稳态流动特征,变形后的板材中初生α相晶粒尺寸较大;在高应变速率（8.31×10-3 s-1~2.08×10-2 s-1）条件下,拉伸真应力-应变曲线中流变应力增大到峰值后快速单调递减直到断裂,变形后的板材中初生α相发生动态再结晶,晶粒尺寸与低应变速率条件拉伸的板材相比显著细化。在950℃下,TA32钛合金板材均具有超塑性变形能力,超塑性延伸率在145%~519%之间,当应变速率为5.32×10-4s-1时,板材具有最佳的超塑性性能,拉伸延伸率可达519%。断裂区分析发现,TA32钛合金板材的超塑性断裂模式为空洞聚集-连接-长大型断裂。     

二次硬化超高强度钢的热变形行为

利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度为1123～1423K,应变速率为0.5～10s-1的条件下,对航空用高强韧性的二次硬化超高强度钢(AF1410钢)进行了高温轴向压缩试验,测得了AF1410钢的高温流变曲线,并观察了变形后的显微组织。试验结果表明,AF1410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;AF1410钢在真应变为0.8,应变速率为0.5～10s-1的条件下,随着变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高。当变形速率为10s-1时,其变形温度高于1373K,才会发生完全动态再结晶;AF1410钢的热变形激活能Q值为430.39kJ/mol,并确立了其热变形方程。     

超高强度钢A100本构方程与动态再结晶行为

使用Gleeble-3500热模拟试验机对A100超高强度钢在应变速率为0.01～10 s-1、变形量为63.3%、变形温度为850～1 200℃条件下的流变应力行为进行了试验研究，并结合微观组织分析了不同变形条件下动态再结晶行为。结果表明：A100钢热压缩变形中流变应力随温度的增加而降低，随应变速率的增加而增加。在850℃变形时主要发生动态回复，在变形温度为900～1 200℃、应变速率为0.01～10 s-1均发生动态再结晶。基于Arrhenius双曲正弦模型，利用线性回归方法建立了高强钢A100的本构方程，为A100钢的数值模拟和热加工工艺的制定提供了理论基础。     

2524铝合金的热压缩变形行为

利用Gleeble-1500热模拟实验机,对2524铝合金进行高温等温压缩试验,实验变形温度为300～500℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下,研究了2524铝合金的流变变形行为。结果表明:合金流变应力的大小跟变形温度和应变速率有很大关联,2524铝合金真应力-应变曲线中,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征,而峰值流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大;在流变速率ε为10 s-1,变形温度300℃以上时,应力出现锯齿波动,合金表现出动态再结晶特征。采用温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数值来描述2524铝合金在高温塑性变形流变行为时,其变形激活能Q为216.647 kJ/mol。在等温热压缩形变中,合金可加工条件为:高应变速率(>0.5 s-1)或低应变速率(0.01 s-1～0.02 s-1)、高应变温度(440℃～500℃)。     

Custom 450高强度不锈钢的动态再结晶行为

为了探究Custom 450钢的动态再结晶行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机,在变形温度为1 050～1 200℃和应变速率为0.01～10 s-1的变形条件下开展了单道次等温压缩试验.研究结果显示,在变形温度为1050～1 200℃和应变速率为1.0～10 s-1的变形范围内,钢虽发生了完全的动态再结晶,...     

Ti-55钛合金板材的超塑性变形及组织演变

研究了Ti-55钛合金板材在应变速率为8.30×10~(-4)～1.32×10~(-2)s~(-1)、变形温度885～935℃条件下的超塑性拉伸变形行为和显微组织演化。结果表明:细晶Ti-55钛合金板材表现出良好的超塑性,在温度925℃和应变速率为6.64×10~(-3)s~(-1)条件下,最大延伸率可达987%,即使在1.32×10~(-2)s~(-1)的高应变速率条件下也获得了872%的断裂延伸率。在应变速率不变的条件下,变形温度的升高,动态再结晶程度增大,有利于细小等轴的α相晶粒发生相转变。变形速率的不断降低,α相晶粒容易聚集并长大,α相含量减少,β相含量增加,材料塑性反而有所下降。此外,在超塑性变形的过程中,变形区域晶粒长大速度要大于夹头区域,随着变形程度的增大,α相的含量也随之减少,Ti-55材料的变形能够促使晶粒的聚合长大和α相的相转变。     

GH4169合金高温塑性变形的热加工图

以热模拟压缩试验的应力-应变数据为基础,根据DMM模型(dynamic materials model,动态材料模型)建立固溶态粗晶GH4169合金的热加工图;结合光学显微镜(OM)及电子背散射衍射(EBSD)分析,确定合金压缩变形的稳定区和失稳区,研究不同变形条件下的微观变形机制,并提出工艺参数范围.结果表明,粗晶GH4169合金在应变速率为10-0.25～1 s-1、变形温度为950～1100℃的条件下发生热加工流变失稳,失稳原因主要与局部塑性流动引发的裂纹有关;粗晶GH4169合金在中、低应变速率区有3个典型的动态再结晶区域,在应变速率为l0-3s-1、变形温度为950℃时局部能量耗散效率(η)的极大值主要与晶界析出δ相对动态再结晶的促进作用以及局部的晶内形核有关;综合考虑能量耗散效率、伸长率和组织状态,建议粗晶GH4169合金的始锻和终锻分别在应变速率为10-2.7～ 10-1.5s-1、变形温度为1087.5～1100℃和应变速率为10-2.5～10-1.5s-1、变形温度为1000～1065 ℃的条件下进行.     

B340-590DP双相高强钢板的动态变形行为

采用动态拉伸试验方法对双相高强钢B340-590DP的动态变形行为进行了研究,试验的应变速率为0.003~530s-1,得到了不同应变速率下的应力-应变曲线。并对不同应变速率下的材料伸长率、抗拉强度以及显微组织进行了分析。试验结果显示,随着材料应变速率的升高,双相钢材料的流变应力、屈服强度和抗拉强度均随之升高,双相钢材料在中等应变速率范围内的伸长率和成形性最好。双相钢的显微组织分析表明,双相钢变形主要发生在铁素体相内,铁素体晶粒沿着高速拉伸方向被拉长。     

DP980钢的动态力学性能及本构模型构建

随着汽车轻量化事业的不断推进,先进高强DP钢得到了快速的发展和应用.而汽车碰撞过程安全性的模拟仿真,对DP钢提出了动态力学性能数据的迫切需求.利用万能拉伸试验机和高速拉伸试验机系统研究了高强度DP980钢不同应变速率下的力学性能,构建并修正了基于JC模型的动态本构数学模型,并进行了模型计算结果与试验数据的对比分析.试验...     

1000MPa级DP钢的准静态拉伸行为与应变速率的关系

研究1000MPa的双相钢（DP钢）在室温下的准静态拉伸行为与应变速率（10^-2、10^-1、10^-1s^-1）的关系。结果表明,在准静态拉伸条件下,DP钢的拉伸性能是与应变速率相关的。随着应变速率提高,材料的屈服强度、抗拉强度、屈强比和加工硬化指数明显升高,而均匀伸长率、断裂伸长率略有下降;另外,应变速率对材料的...     

高强TRIP钢的动态力学性能

将Si-Mn系双相钢（DP钢）作为对比钢种,分析研究了高应变速率下600 MPa级Si-Mn系TRIP钢及含Al、Ni的1000 MPa级TRIP钢的显微组织及其动态力学性能.对DP钢而言,其抗拉强度随着应变速率的增大而升高,断裂延伸率则由于绝热温升的作用也呈上升趋势;对TRIP钢而言,随着应变速率的增大,其抗拉强度不断增大,断裂延伸率先减小后增大,但无法达到其静态拉伸时的塑性水平,这是由于在动态拉伸条件下奥氏体向马氏体的渐进式转变被抑制造成的.此外,在相同应变速率下测得的TRIP钢的绝热温升始终比DP钢高,而这部分高出的热量应当来自于在动态变形条件下TRIP钢中发生TRIP效应后释放的相变潜热.      

高应变速率平面压缩00Cr22Ni5Mo3N双相钢的变形抗力和组织变化

采用Gleeble 3800模拟试验机对锻态00Cr22Ni5M03N双相不锈钢进行900～1200℃,应变速率为10 s^-1和50 s^-1的平面应变试验。结果表明,双相钢的峰值变形抗力随变形温度升高急剧降低,并且当应变速率由10 s^-1提高到50 s^-1时双相钢的峰值应力提高40～60 MPa;在1 000～1200℃变形,钢中铁素体组织发生动态回复和再结晶,奥氏体通过位错的聚集、亚晶界形成发生部分软化。     

1000MPa级高延伸率Q&P钢的实验室研究

以C-Si-Mn系TRIP钢成分为基础,设计了四种不同Si和Mn含量的合金成分,并采用不同两相区奥氏体化温度的淬火—配分(QP)工艺进行处理,得到了兼具高强度和高塑性的QP钢。其中,当奥氏体化温度为820℃时,0.18C-1.8Si-2.2Mn(质量分数,%)钢和0.18C-1.8Si-2.5Mn钢在抗拉强度达到1 000 MPa以上的同时断后延伸率仍不低于20%,显示了极佳的强塑性结合。利用SEM和XRD等对热处理材料的显微组织进行了表征,结果显示,其显微组织为铁素体、板条马氏体和一定量的残余奥氏体,残余奥氏体多呈块状且被铁素体所包围,且奥氏体化温度为820℃时,材料中的残余奥氏体含量和平均碳浓度均较高。更多且稳定的残余奥氏体在变形过程中发生TRIP效应,可以在不显著降低材料强度的情况下更有效地改善材料的塑性,这也是四种试验用钢经820℃的QP工艺处理后显示出更佳强塑性结合的主要原因。     

应变速率对增强成形性双相钢性能影响分析

增强成形性双相钢的组织比传统双相钢增加了一定量的残余奥氏体,使其具备了一定的TRIP效应,材料表现出更优的成形性,广泛适用于车身具有复杂造型的安全结构零件.为了研究应变速率对增强成形性双相钢HC440/780DHD+Z力学性能特征和内部组织变化的影响,采用万能试验机和液压伺服高速拉伸试验设备对0.001、0.1、1、1...     

高强IF钢的高速应变行为

利用拉伸实验装置研究了高强IF钢在高应变速率下的变形特性。结果表明：高强IF钢是应变速率敏感性材料,在应变速率10-4～103/s的范围内,应变速率对高强IF钢的应变硬化率与屈服强度的影响具有2阶段性。在第一阶段,应变速率较低,应变硬化率与屈服强度对应变速率的敏感性较小;在第二阶段,应变速率较高,随应变速率的增加,应变硬化率迅速降低,屈服强度迅速增加。     

03Cr18NiMoN节镍双相不锈钢的热变形行为及热加工图

关键词：双相不锈钢; 流变曲线; 本构方程; 热加工图