TMCP在线软化处理中碳冷镦钢的研究开发

采用热机械轧制工艺可使中碳钢（0．36％C左右）具有球化渗碳体的细晶显微组织，研究发现随变形温度的降低及变形量的增加其铁素体晶粒尺寸变小。由于形变诱发铁素体相变（DIFT），中碳钢在略高于Ar3温度时形变就可获得尺寸约2-3μm的超细铁素体晶粒。DIF体积分数随变形温度的降低以及变形应变的增加而增加，特别是当变形温度低于750℃时DlF体积分数显著增加，远远超过平衡铁素体体积分数值的54％。在低温及高应变条件下对钢进行形变，经过控制冷却后可获得合适的球化或退化显微组织。     

Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金热压缩动态析出规律

本文定量地研究了Mg-10Gd-3Y-0.5Zr(GW103K)合金在350℃~450℃及10~(-4)s~(-1)~10~(-1)s~(-1)热压缩条件下的动态析出规律。结果表明:固溶处理后的合金在450℃下压缩时,晶内和晶界均无析出相产生,在350℃~400℃热压缩时,有大量不规则颗粒状的析出相产生;析出相主要是β相,平均成分为Mg5.5(Gd_(0.73)Y_(0.27)),大部分分布于再结晶小晶粒的晶界处;析出相的尺寸随温度升高和应变速率的降低而增大,400℃、10~(-4)s~(-1)变形条件下的析出相尺寸能达到1μm以上,而350℃、10~(-4)s~(-1)变形条件下的析出相尺寸在100nm左右;析出相的体积分数随应变量呈非线性增加。不同的变形条件下,析出相体积分数增长趋势不同。350℃下的析出相体积分数在应变量为1.10时达到了3.5%。热压缩过程中,动态析出阻碍位错运动,抑制再结晶晶粒长大,对细化再结晶晶粒起到重要作用。     

DP980高强钢动态拉伸力学行为

对比分析DP980高强钢在应变速率10~(-3)~10~3s~(-1)范围内的动态拉伸实验结果,研究其力学行为以及断裂模式特点。结果表明:应变速率从准静态(10~(-3)s~(-1))增加至10~0s~(-1)过程中,强度基本保持不变,塑性下降了7.5%;应变速率从100s~(-1)增加至103s~(-1)过程中,强度不断增大,而塑性在10~0~10~2s~(-1)范围内上升14%,随后在10~2~103s~(-1)范围内下降了24.7%;应变速率敏感系数m始终随应变速率的增加而升高。变形过程中,位错增殖强化和加速阻力是强度上升的主要原因。塑性变形集中在铁素体中,微孔裂纹主要沿马氏体/铁素体交界扩展。试样沿厚度方向上的宏观断口,在应变速率小于101s~(-1)时呈"V"形杯锥状,在应变速率高于10~1s~(-1)时则是与拉伸方向成约45°的纯剪切型。     

ZrC/奥氏体相界面形变诱导铁素体相变超细化机理

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,研究了含ZrC粒子的低碳钢在形变诱导相变过程中ZrC粒子对铁素体晶粒细化的影响及铁素体形核的基本特性.结果表明:一定粒径和体积分数的ZrC粒子弥散分布于基体相中时,能够阻碍位错的运动,形成集中形变区,加速形变诱导相变的进程,因而提高铁素体形核率,导致铁素体晶粒细化;ZrC/奥氏体相界面上形变诱导铁素体相变具有形核位置不饱和性、新生α相超细晶的特点;在应变条件下,铁素体晶粒在〈111〉方向择优取向,晶粒内部存在一定量的小角度晶界,由于铁素体动态再结晶的发生,组织进一步细化.ZrC/奥氏体相界面铁素体晶粒的超细化机理是形变诱导相变、铁素体动态再结晶及ZrC粒子弥散强化三者同时作用的结果.     

高锰Hadfield钢单向拉伸变形及断裂行为研究

本研究测试了高锰Hadfield钢室温下在大应变速率(分别为6×10~(-3)s~(-1)、6×10~(-4)s~(-1)、3×10~(-5)s~(-1)和6×10~(-6)s~(-1))范围内的单向拉伸变形的力学响应行为,分析了合金的变形行为及裂纹萌生与扩展规律。结果表明:在不同应变速率下均存在动态应变时效现象,且延伸率具有正的应变速率敏感性。拉伸变形后,奥氏体晶粒内产生了大量位错和层错,以及细小且相互平行的形变孪晶。应变硬化率随真应变的增加依次表现为"减小—增大—减小"三个演变阶段。其中,第二阶段的增大现象是形变孪晶的急剧增加而形成孪生硬化所致。垂直于拉伸变形方向分布的高密度滑移带是裂纹萌生的主要区域。裂纹扩展以沿垂直拉伸方向的穿晶形式为主,结合沿孪晶方向进行。高锰Hadfield钢的主要变形机制是滑移与孪生的相互竞争。     

低碳钢超细晶铁素体的形成

将含碳量（质量分数）为0．057％和0．18％的低碳钢在不同过冷度、变形温度、变形速率和变形量的条件下进行热模拟实验,研究了含碳量和热变形条件对超细晶粒形成的影响．结果表明,变形前快速冷却（20℃／s）至Ar3以上附近温度并进行超过50％变形量的变形,能强烈促进过冷奥氏体形变诱发铁素体相变,铁素体在奥氏体晶内平行的变形带上形核,并发生动态回复和再结晶,从而使组织细化．形变诱发的相变过程由碳的扩散所控制,当钢的含碳量比较高时,小过冷度、大变形量和中等变形速率有利于铁素体相变,晶界碳化物的析出能够抑制铁素体晶粒的长大,因而高碳含量钢表现出更好的细化晶粒效果．     

超高强铁素体-马氏体双相钢在动态拉伸变形条件下组织和性能研究

通过分段淬火连续退火实验,获得两组铁素体晶粒尺寸大致相同、马氏体体积分数不同的双相钢。选取应变速率为10-4s-1进行准静态拉伸实验;选取应变速率为500s-1和2250s-1在分离式霍普金森拉杆技术进行动态拉伸实验。利用动态因子、Feret比率等定量分析方法研究超高强铁素体-马氏体双相钢在动态拉伸变形条件下的组织和性能。结果表明:应变速率效应在双相钢的动态变形行为中主要起强化作用;马氏体体积分数越低的双相钢应变速率敏感性越大;相比抗拉强度而言,超高强冷轧双相钢屈服强度的应变速率敏感性更大。计算在应变速率为2250s-1动态拉伸变形下产生绝热温升分别为98K和89K,并抵消部分应变速率强化作用。     

金相及电镜法研究低碳钢铁素体的动态回复过程

利用光学金相显微镜结合透射电镜薄膜分析详细研究了低碳钢中铁素体相的动态回复过程。试验结果表明存在两种铁素体亚结构的发展途径:当应变速率较低时,随着应变的增加,铁素体亚晶粒逐步细化并始终保持等轴状;当应变速率较高时,铁素体晶粒内先形成层状亚结构,在随后的变形过程中再转变为等轴亚晶。     

变形方式对含ZrC粒子20Mn2钢晶粒细化的影响

研究了恒温压缩与降温轧制对含ZrC粒子20Mn2钢晶粒细化的影响.结果表明,在奥氏体再结晶温度区间(1150℃、1050℃)和形变诱导铁素体相变温度区间(950℃、900℃、870℃、850℃),20Mn2钢的晶粒尺寸均能细化至3～4μm;在1150～870℃的降温轧制中,20Mn2钢的晶粒尺寸细化至1～3μm.分析表明,由于ZrC粒子的形变核心和再结晶核心的作用,含ZrC粒子的20Mn2钢在高温下(1150℃、1050℃)和较低温度下(950℃、900℃、870℃、850℃),变形的晶粒组织分别因奥氏体再结晶和形变诱导铁素体相变及其再结晶而得到细化;在降温轧制时,由于综合了高温奥氏体再结晶和低温形变诱导铁素体相变及其再结晶的细化晶粒效应,而最终获得的晶粒尺寸比恒温变形的更小.     

Inconel625合金的高温高速热变形行为

对Inconel625合金在1000-1200℃,应变速率为10-80 s~(-1)条件下的热模拟压缩实验结果进行分析,修正了实验中由于高速变形产生的热效应引起的真应力-真应变曲线上流动应力的误差,通过回归分析建立了Inconel625合金高温高速下的本构模型.变形后的微观组织分析结果表明,提高变形速率是细化最终晶粒尺寸的重要途径,但过高的变形速率容易产生残余孪晶。在适当的温度(1050℃)与应变速率(50 s~(-1))下,合金具有均匀而细小的理想组织。     

AA7021铝合金热变形行为及微观组织演变机理的研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对AA7021铝合金在变形温度为350～490℃、应变速率为0. 01～10 s~(-1)的热变形条件下进行热压缩试验。建立基于应变的本构方程以及材料热变形特征的热加工图,并对热加工图中安全区和失稳区的显微组织进行分析。结果表明,在安全区有形变诱导析出;在变形失稳区内,当变形温度较低、应变速率较高时,由于应变热效应的作用,形成了绝热剪切带。另外,在应变速率大于1 s~(-1)的区域中发现导致铝合金热加工性能变差的原因有局部流变、大粒子破碎脱粘、微观裂纹等。在热变形过程中,随着温度的升高,铝合金的动态软化机制由动态回复转向动态再结晶。AA7021铝合金在中温、高温热压缩过程中共存着多种软化机制,但动态回复占主导地位。     

应变速率对低温拉伸316LN奥氏体不锈钢微观组织和力学性能的影响

以两种应变速率(5×10~(-4)s~(-1)和1×10~(-2)s~(-1),分别代表慢速拉伸和快速拉伸)对316LN奥氏体不锈钢板状试样进行低温(-40℃)单轴拉伸实验,借助金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及三维形貌轮廓仪分析了拉伸变形过程中的微观组织演变和力学性能变化规律。结果表明,316LN奥氏体不锈钢在低温拉伸条件下发生形变诱导马氏体相变,且马氏体转变量随着应变速率的增加而减少;屈服强度随着应变速率的增加而升高,抗拉强度和延伸率则随着应变速率的增加而降低;拉伸断口形貌均呈现出典型的韧性断裂特征。变形组织均以位错缠结和T-M(Twin-matrix)层片状组织为主,随着应变速率的增加,位错缠结程度加剧,T-M层片状组织的层片间距减小。     

应变速率对热冲压淬火-配分钢显微组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用分离式Hopkinson压杆对热冲压淬火-配分(HS-Q&P)钢在0~12000 s^(-1)应变速率范围内进行动态压缩实验,利用SEM,EBSD,XRD等分析表征手段探究动态压缩过程中试样的变形行为。结果表明:实验钢在不同速率下的变形行为基本相似且分为3个阶段,在平台处应力有小幅度增加,增幅更多体现在应变上。在压缩过程中出现的绝热升温会带来软化效应。残余奥氏体的存在会提高实验钢的强度和塑性变形能力。钢中残余奥氏体发生相变诱导塑性(transformation induced plasticity,TRIP)效应减少的体积分数与马氏体增加的体积分数基本一致,证明TRIP效应为钢中主要的强化机制。同时,通过SEM可观测到残余奥氏体发生TRIP效应转变成细小针状马氏体,随着应变速率增加,晶格畸变越来越严重,EBSD图像中可以观测到部分形变孪晶,在不同应变速率下,〈001〉取向的晶粒都会更容易产生形变孪晶。     

预变形对2050铝锂合金晶粒细化及超塑性的影响

通过形变热处理工艺制备2050铝锂合金细晶板材,采用光学显微镜、扫描电镜等研究预变形对第二相分布、晶粒组织及板材超塑性的影响。结果表明:采用预变形后,高温过时效过程中板材晶内形成大量亚晶,大量的亚晶界促进了T_B相的析出同时提高了粗化速率,显著增加了晶内T_B相的尺寸,使得有效激发再结晶形核第二相粒子体积分数由0.92%提高至3.28%。同时与未预变形板材相比,板材中心层平均晶粒尺寸由12.59μm降低至9.59μm,表层平均晶粒尺寸由10.79μm降低至8.60μm,晶粒细化效果得到明显改善,超塑性变形能力显著提升,在490℃,2×10~(-4)s~(-1)的变形条件下,伸长率由230%提高至470%。     

挤压-T5态Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金的动态冲击行为

本研究采用分离式霍普金森压杆装置,结合硬度测试、金相观察、扫描电镜观察、透射电镜观察等手段,研究了挤压-T5态Mg-8Gd-4Y-Nd-Zr合金在不同应变速率条件下的动态冲击行为。结果表明:合金挤压-T5态具有优异的抗冲击性能,当应变速率为771s~(-1)时,其抗压强度可达502 MPa,与2519A铝合金的抗压强度相当;当应变速率为2 645s~(-1)时,合金的抗压强度可达682 MPa。在不同应变速率下,合金的主要断裂方式均为解理断裂,当应变速率低于1 244s~(-1)时,解理面之间以小尺寸浅平韧窝连接,当应变速率高于1 808s~(-1)时,冲击带来的绝热温升导致细晶区晶界弱化,出现沿晶断裂,形成网状组织。     

工业铝合金LD10棒材的超塑性变形特性

本文通过拉伸试验研究了供应状态的LD10铝合金经简单预处理后所表现出的超塑性变形特性。在温度420～460℃,初始应变速率1.67—8.33×10~(-3)s~(-1)的范围内,可获得300％以上的延伸率。最佳变形温度为460℃,在此温度下以8.33×10~(-3)s~(-1)的初始应变速率变形时,延伸率达448.5％,流动应力为11MPa,m值为0.49。扫描电镜观察表明变形过程中空洞的长大与连接是导致拉伸试样断裂的直接原因。     

超细晶粒钢制备工艺及机制与传统控轧控冷(TMCP)钢的异同

总结对比了传统控轧控冷(或热机械控制处理,TMCP)钢与超细钢开发制备所用的新型TMCP工艺的特征及其冶金机制.轧前急冷、低温加工与大应变变形(强加工)是超细钢制备工艺的3个必要条件.TMCP的晶粒细化主要靠加工硬化奥氏体的静态铁素体转变.新工艺晶粒细化主要靠形变诱导动态铁素体相变.     

低碳钢形变强化相变的组织细化

利用热模拟压缩变形试验研究了应变速率,形变温度和应变量对Q235级别低碳20钢过冷奥氏体形谱强化相谱的组织演变规律,探讨了了奥氏体昌粒控制对形变强化相变的影响,分析了组织细化的原因,结果表明,形变强烈促进过冷奥氏体相变,过冷奥氏体在800－740℃温度范围名义变形量为70％,应变速率为Is^-1,可获得了平均截径为2－3um及小于2um的铁索体细晶与珠光体混合组织,还观察到在局部细小铁素体晶粒的晶界上渗碳体以离异珠光体形式析出的现象,适当控制奥氏体晶粒尺寸有利于形变强化强晶组织的获得。     

5CrMnMo钢超塑性变形特性的研究

本文对工业用5CrMnMo钢超塑性变形特性进行了研究。测定了不同晶粒尺寸的lgσ—lgε关系曲线。研究了温度,应变速率与延伸率之间的关系。在晶粒尺寸为8.53μm的试样上、在700℃下、以4.9×10~(-4)s~(-1)的应变速率拉伸时,获得了最大延伸率、其值为582％。对变形后试样的组织分析结果表明:5CrMnMo钢在超塑性变形时有扩散蠕变、晶界滑移和位错滑移三种变形机制同时发生。晶界滑移为主要变形机制。     

20CrMnTi钢两相区变形力学行为及微观组织研究

为了研究20CrMnTi钢温变形机理,利用等温压缩实验对该材料在两相区变形时温度与变形抗力之间的关系进行了研究,并用冶金学的方法对其进行了分析.结果表明:在Ac1温度以下变形时,铁素体的动态回复和珠光体中Fe3C相的球化导致流变应力在较小应变时出现"峰值",而后流变应力连续下降;在Ac1温度以上变形,770℃时因形变诱导铁素体相变,使流变应力下降,800℃时两相内的铁素体动态回复、奥氏体动态再结晶,使应变达到一定值后软化和硬化处于动态平衡,流变应力趋于稳定,且诱导相变和动态再结晶使晶粒超细化.