2Cr11Mo1VNbN钢再结晶动力学方程及本构方程的建立

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度为1 000～1 200℃、应变速率为0.01～1 s~(-1)和变形量为70%的条件下研究了2Cr11Mo1VNbN钢的热变形行为,建立了动态再结晶型本构模型以及动态再结晶体积分数模型。结果表明:2Cr11Mo1VNbN钢在高温小应变速率的变形条件下易发生动态再结晶,计算得出2Cr11Mo1VNbN钢发生动态再结晶时的临界应变以及变形激活能并得到了动态再结晶体积分数模型,最终构建出的动态再结晶型本构方程能良好地描述2Cr11Mo1VNbN钢的高温流变行为。     

2.25Cr1Mo钢动态再结晶物理冶金模型的研究

采用Gleeble-1500D对2.25Cr1Mo钢在温度950~1200℃,应变速率为0.01~10s-1,变形量为60%下进行热压缩试验,探究不同变形温度、不同应变速率对2.25Cr1Mo钢动态再结晶行为的影响,并建立动态再结晶临界应变及动态再结晶分数模型。结果表明,2.25Cr1Mo钢在高温大应变速率下更容易发生动态再结晶,得到了2.25Cr1Mo钢在发生动态再结晶时的变形激活能、临界变形量以及动态再结晶分数模型,构建了2.25Cr1Mo钢本构方程,并建立了满足有限元软件数据接口的动态再结晶物理冶金模型,为大锻件锻造成型微观模拟提供基础条件。     

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢高温变形奥氏体的动态再结晶

用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢(%:0.10C、0.075P、0.65Cr、0.22Ni、0.43Mo、0.28Cu)在应变速率0.01～1 s-1、温度850～1150℃时的动态再结晶行为,得出该钢奥氏体区的真应力-真应变曲线和动态再结晶图,分析了变形参数对峰值应力的影响和不同热变形时耐候钢的动态再结晶体积分数与真应变的关系,建立了该钢的奥氏体热变形方程、动态再结晶临界条件回归方程和奥氏体动态再结晶体积分数数学模型。结果表明,随变形温度升高,峰值应力下降;随变形速率增大,峰值应力升高;随Z参数增大即变形温度降低,应变速率增加,发生再结晶的临界应变εc和发生完全再结晶的应变εs均呈线性增加。     

ATI 718Plus镍基高温合金机制型本构模型研究

采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行等温压缩实验,研究了ATI 718Plus镍基高温合金在变形温度980～1140℃,应变速率0.001～1.000 s~(-1)条件下的高温流变行为。结果表明:ATI 718Plus高温合金的流变应力随应变速率的降低或变形温度的升高显著降低,其热变形激活能为517.5 kJ·mol~(-1)。同时,该合金的应力应变曲线具有明显的动态再结晶(DRX)特征,变形量、变形温度以及应变速率对动态再结晶体积分数均具有显著影响。此外,以η-Ni_3Al_(0.5)Nb_(0.5)相溶解温度为临界条件构建了718Plus高温合金3个变形阶段的本构模型:以弹性模量为内变量建立了弹性变形阶段的本构模型,基于位错密度演化构建了加工硬化-动态回复阶段本构模型,以再结晶动力学为基础建立了动态再结晶阶段本构模型。建立的本构模型精度较高,相关系数R=0.998,平均相对误差AARE=2.26%,能够较为精确地表征合金的高温变形行为。     

高强钢300M静态再结晶动力学研究

为研究高强钢300 M静态再结晶行为,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对300M钢进行单/双道次热压缩试验.通过双道次热压缩试验分析了变形温度、应变速率、变形量和初始晶粒尺寸对静态再结晶体积分数的影响.变形温度越高,应变速率越大,变形量越大,初始晶粒尺寸越小,则静态再结晶体积分数越大.其中变形温度、变形量和应变速率对静态再结晶体积分数影响较大,初始晶粒尺寸的影响相比较小.基于双道次热压缩试验结果建立了300 M钢的静态再结晶体积分数模型,基于单道次热压缩试验结果建立了300 M钢完全静态再结晶晶粒尺寸模型,并验证了静态再结晶体积分数模型的正确性.     

20CrNi2Mo钢高温变形的本构方程与动态再结晶行为

 在DIL805A/T热模拟机上对低碳合金钢20CrNi2Mo进行等温单向热压缩试验,研究了该钢在温度为900～1 050 ℃、应变速率为0.001～1 s－1条件下的应变补偿本构方程及动态再结晶行为,为探索塑性变形行为和组织控制提供理论指导。对应变补偿本构方程进行验证发现,考虑应变补偿后得到的应力值与试验值的线性相关系数[R＝0.992 1,]平均相对误差[AARE]为3.019 2%;采用对[θ-σ]曲线进行3次多项式拟和求解拐点的方法,建立了临界动态再结晶模型,并结合微观组织分析了不同变形条件下动态再结晶进行的难易程度。结果表明,20CrNi2Mo钢在试验条件范围内全部发生了动态再结晶,且变形温度越高,应变速率越小,动态再结晶进行得越充分,并建立了[Z]参数动态再结晶临界应力模型和临界应变模型。     

超低碳13Cr-5Ni-2Mo马氏体不锈钢热变形行为及本构关系

 利用Gleeble-3800热模拟试验机对超低碳13Cr-5Ni-2Mo马氏体不锈钢进行单道次高温压缩试验,研究其在900～1 200 ℃、0.1～50 s-1条件下的热变形行为,并讨论了不同变形条件下的微观组织演变规律;基于Sellars双曲正弦模型构建了超低碳13Cr-5Ni-2Mo 马氏体不锈钢的高温流变应力本构方程。研究结果表明,变形温度越高、应变速率越低,则流变应力越小,峰值应变也越小,微观组织由动态回复型向动态再结晶型转变,并且晶粒逐渐长大、粗化。在高温区变形,随着应变速率的升高,动态再结晶晶粒明显细化。所建立的本构方程具有较高的精确度,能反映超低碳13Cr-5Ni-2Mo 马氏体不锈钢的高温变形力学行为,可为热加工数值模拟研究提供参考。     

F45MnVS钢热变形本构方程

为了建立可以满足计算精度的F45MnVS钢高温塑性变形本构关系模型,利用Gleeble-3500试验机完成了热模拟等温压缩试验,获得了变形温度为800～1 000℃、应变速率为0.01～10s-1、变形量为0～70%时的金属流变行为。结果表明,应力随应变的变化具有明显动态再结晶特征,应力随变形温度的降低、应变速率的增加而增大;基于对Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数的解析,获得了热变形激活能Q,建立了峰值应力本构模型;基于应力-位错关系和动态再结晶动力学,建立了加工硬化-动态回复和动态再结晶两个阶段的机理型本构模型,用于描述不同变形温度和应变速率时应力与应变之间的关系;采用所建模型完成了不同变形条件的应力应变预测,与试验结果的对比分析表明,相关系数为0.997,吻合度高。     

40Cr10Si2Mo钢的热变形模型及动态再结晶行为

 为了优化马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo的热轧生产工艺参数,建立线棒材轧制数字化设计及智能化系统数据库,在Gleeble-3500热模拟机上对马氏体耐热钢40Cr10Si2Mo进行单道次热压缩试验,研究了该钢在温度为900~1 100 ℃、应变速率为0.1~20 s-1条件下的应变补偿本构方程及动态再结晶行为,为探索塑性变形行为和组织优化提供理论依据。结果表明,应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增加而增加。温度和应变速率对热变形抗力(真应力)的影响主要取决于在塑性变形过程中,金属内部发生的加工硬化与动态回复、再结晶等软化机制交互作用的结果。建立了双曲正弦(Arrhenius)本构模型。对比发现所建立的本构模型预测值与试验值相关系数R2为0.983 97,平均相对误差(AARE)为4.531%。采用对σ-ε曲线进行4次多项式拟合并求导的方法,分析了40Cr10Si2Mo钢的软化过程以及不同温度和应变速率下动态再结晶的临界条件。阐述了动态再结晶的临界条件与lnZ(Zener-Hollomon参数)值的关系。发现40Cr10Si2Mo钢在lnZ值小于63时,动态再结晶的临界应变随lnZ值的增大而增大。在lnZ值大于63时,动态再结晶的临界应变随lnZ值的增大变化不明显。对比了40Cr10Si2Mo钢的微观组织,发现在1 100 ℃/0.1 s-1条件下晶粒发生了相互吞食合并,部分再结晶晶粒没有长大,最终导致混晶组织出现。然而增加应变速率有助于动态再结晶晶粒的细化。     

新型热作模具钢5CrNiMoVNb的热变形行为研究

为了研究热作模具钢5CrNiMoVNb的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行单道次热压缩实验，获得了应变速率为0.001～0.1 s^-1和变形温度1 030～1 230℃条件下的高温流变应力曲线。应用双曲正弦函数构建了与应变有关的材料本构模型并验证，并基于动态材料模型构建了三维功率耗散图和三维失稳图，将二者叠加得到典型应变下的热加工图。结果表明，所有变形条件下的高温流变应力曲线均呈现典型动态再结晶特征，并且由于奥氏体基体析出强化相含量、动态再结晶体积分数的影响，流变应力随变形温度的降低或应变速率的增大而增大。基于5CrNiMoVNb钢的本构模型计算的流变应力值与实验值的相关性系数为0.992 7,较高的相关性系数表明建立的高温流变应力模型能够比较准确地预测合金的流变应力。此外，根据不同条件下的三维功率耗散图和三维失稳图可知，随着应变的增大，功率耗散峰值区向中温、高应变速率区域扩散，热变形失稳仅容易出现在低应变、低变形温度和高应变速率区域。真应变为0.8时，最佳的加工工艺参数范围为：变形温度为1 080～1 200℃,应变速率为0.01～0.1 s...     

2.25Cr1Mo钢动态再结晶物理冶金模型的研究

??The hot compression tests of 2. 25Cr1Mo steel at 950-1200??, 0. 01-10s-1, and deformation of 60% were carried out on a Gleeble- 1500D simulator. The effects of deformation temperature and strain rate on the dynamic recrystallization of 2. 25Cr1Mo steel were investigated. The models for dynamic recrystallization critical strains and dynamic recrystallization fraction were established. The results show that 2. 25Cr1Mo steel is more likely to undergo dynamic recrystallization at high temperature and high strain rate. The deformation activation energy and critical strains in dynamic recrystallization as well as dynamic recrystallization fraction model of 2. 25Cr1Mo steel were obtained. The constitutive equation of 2. 25Cr1Mo steel was constructed and the dynamic recrystallization physical metallurgical model of finite element software data interface was established. The model provides the basic conditions for the forging microscopic simulation of large forgings.     

Hot Deformation Behavior and Microstructure Evolution of 2Cr12Ni4Mo3VNbN Steel Used for Last-Stage Large Blades of Steam Turbine

The hot deformation behavior and microstructure evolution of a recently developed 2Cr12Ni4Mo3VNbN martensitic stainless steel are examined through hot compression tests conducted within the temperature range of 900–1200 °C and the strain rate range of 0.01–10 s⁻¹. The constitutive equation and processing maps corresponding to hot deformation are established. The activation energy for hot deformation of 2Cr12Ni4Mo3VNbN steel is determined to be ≈457491.77 J mol⁻¹. Simultaneously, the microstructure evolution during hot deformation is studied. Based on the processing maps and microstructure evolution analysis, it is concluded that the optimal windows for hot processing are within the temperature range of 1106–1150 °C and the strain rate range of 0.01–2.7 s⁻¹, as well as at 1200 °C within the strain rate range of 1–2.7 s⁻¹, exhibiting a power dissipation efficiency of 0.32. As the temperature increases and the strain rate decreases, the degree of dynamic recrystallization escalates.     

07MnNiMoDR板轧制热变形本构方程

利用Gleeble-3500热模拟实验机完成了07MnNiMoDR钢热等温平面应变压缩实验,获得了温度900～1 100℃、应变速率0.01～1 s^-1、变形率45%等条件的高温流变行为,其中温度和应变速率对流变应力的影响明显。基于对Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数的解析,获得了热变形激活能Q,确定了峰值应力本构模型;通过分析应力应变与位错的关系,获得了硬化率及Z参数等与应力之间的内在关联性,建立了加工硬化-动态回复过程的流变应力模型;基于动态再结晶理论,采用Avrami模型计算了动态再结晶体积分数,获得Z参数计算方法,建立了动态再结晶过程的流变应力模型。利用所建立的本构模型完成了预测及对比分析,相关系数r为0.99,所建立的本构关系模型精度很高。     

17Cr2Ni2Mo齿轮用钢热变形动态再结晶行为

 为了探索材料热塑性变形工艺理论,针对热轧态17Cr2Ni2Mo齿轮用钢进行热力模拟试验,研究材料在应变速率=0.01～10 s-1、热变形温度t=1 050～1 150 ℃条件下的动态再结晶行为。结果表明,在较高应变速率下,应力在峰值后,出现动态回复或持续性动态再结晶软化,在较低应变速率下,应力呈现波浪多峰值状,出现多次动态再结晶软化。通过加工硬化率随应变变化曲线(θ ε),确定了动态再结晶临界特征应变量εc,结合峰值应变量εp统计得到εc/εp比值为0.629～0.854,并可知当应变速率一定时,εc随着温度升高而减小,当温度一定时,εc随应变速率的增大而增大。同时建立了流变应力本构方程,数据验证平均相对误差为1.705%。最后建立了动态再结晶动力学模型。     

Hot Deformation Behavior of GCr15 Steel

 Hot deformation behavior of GCr15 (ASTM 52100) steel was investigated using single-hit compression tests on Gleeble-1500 simulator at the temperature range of 850-1100 ℃ and strain rate range of 0. 1-10 s-1. The flow stress constitutive equation of GCr15 steel during hot deformation was determined by stress-strain curves analysis on the basis of the hyperbolic sine equation. And the models of dynamic recrystallization fraction and dynamic recrystallization grain size of GCr15 steel were established by the measured curves and microstructure observation in different experimental conditions. The mean activation energy and the time exponent of dynamic recrystallization kinetics equation in the range of experimental conditions were determined to be 356. 2 kJ/mol and 2. 12, respectively. Meanwhile, the flow stress model was also established by the method of allocating flow stress curve with three main stress values, the saturation stress, the steady state stress and the stress when strain is 0. 1. The flow stress curves predicted by the developed models under different deformation conditions are in good agreements with the measured ones.     

1Cr17Ni1双相不锈钢的热变形行为及其热加工图

 运用Gleeble-3800热模拟试验机研究了1Cr17Ni1马氏体-铁素体双相不锈钢在变形温度为950～1 150 ℃、应变速率为0.1～10 s－1条件下的热压缩变形行为。运用双曲正弦函数构建了本构方程,得到了表观激活能为391.586 kJ/mol,并基于动态材料模型绘制了1Cr17Ni1钢不同应变量下的热加工图。观察变形后的组织形貌得到较低温度下发生动态回复与动态再结晶,较高温度只发生动态回复,综合热加工图与变形后组织得到最佳热变形工艺：热加工温度范围为950～1 000 ℃、热加工变形速率范围为0.1～0.3和5～10 s－1。     

55SiMnMo贝氏体钢高温流变应力本构方程

 采用Gleeble-3500热模拟试验机对55SiMnMo贝氏体钢进行了热压缩试验,得到了其在变形温度为950~1150℃和应变速率为0.01~10s-1条件下的高温流变应力行为。试验结果表明,峰值应力随变形温度的降低和应变率的提高而增大;当应变速率为0.01和0.1s-1,变形温度t ≥1000℃时,发生动态再结晶。基于试验结果,充分考虑了热变形工艺参数（应变、应变速率和变形温度）对流变应力的影响,建立了一种考虑应变速率补偿的高温流变应力本构方程。通过对该本构方程预测得到的流变应力值和试验值对比,验证了模型的准确性。