热输入对09MnNiDR钢焊接热影响区粗晶区组织和韧性的影响

采用Gleeble-3800型热模拟机对09 MnNiDR钢进行热模拟试验以制备不同热输入下的焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)试样,研究了热输入对试样显微组织、硬度和冲击韧性的影响.结果表明:随着热输入的增加,CGHAZ试样的显微组织从板条贝氏体+粒状贝氏体转变为粒状贝氏体+块状铁素体,硬度逐渐降低;不同热输入下CGHAZ试样的-70℃冲击吸收能量最高只有31 J,不满足技术要求,粒状贝氏体组织是导致韧性恶化的主要原因;随着热输入的增加,CGHAZ试样中原始奥氏体晶粒尺寸先减小后增大,导致试样-70℃冲击吸收能量先增大后减小.     

P460NL1钢焊接热影响区再热脆化的研究

通过模拟焊接热影响区粗晶区组织,对模拟后的试样进行不同温度下的消除应力退火处理,测得其相应的冲击韧性,确定了P460NL1钢的再热脆化的温度区间,并通过对断口的分析,找出了产生再热脆化的原因,从而确定了最佳的消除应力退火温度。     

热输入对2.25Cr1MoV钢粗晶热影响区再热裂纹敏感性的影响

再热开裂曾多次在2.25Cr1MoV钢反应器的焊接粗晶热影响区(Coarse-grained heat affected zone,CGHAZ)部位发生,却很少在"斜Y型坡口再热裂纹试验"中出现。考虑两者之间的热输入差异,通过Gleeble热模拟试验研究热输入对2.25Cr1MoV钢CGHAZ再热裂纹敏感性的影响,并结合显微组织观察、硬度测定及断口分析,讨论热输入、组织和性能之间的关系。结果表明,在5~100 kJ/cm的热输入范围内,CGHAZ的再热裂纹敏感性随热输入的升高而增大,当热输入为35 k J/cm时,CGHAZ在675℃对再热开裂"高度敏感",限制热输入在25 kJ/cm以内,将有效降低其再热裂纹敏感性。综合分析发现,模拟CGHAZ的高温塑性与其在高温拉伸试验后硬度的变化规律之间存在良好的对应关系。当软化现象发生时,拉伸试样的断裂模式为穿晶与沿晶的混合型断裂,具有较高的断面收缩率(Reduction of area,Ro A),当二次硬化现象发生时,其断裂模式为均一的微孔聚集型沿晶断裂,RoA显著降低。试验结果从二次硬化的角度反映了高热输入条件下CGHAZ的再热脆化机理。     

18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为及显微组织演变

采用热模拟方法研究了18CrNiMo7-6齿轮钢在变形温度900～1 150℃、应变速率0.01～5 s^-1条件下的热压缩变形行为;建立了基于Arrhenius模型的全应变本构方程,采用该方程对流变应力曲线进行预测;根据动态材料模型绘制热加工图,并结合热加工图系统地研究显微组织演变特征。结果表明：试验钢的峰值应力随应变速率的增加或变形温度的降低而增大,动态回复和动态再结晶是热变形过程中的主要软化机制;采用建立的全应变本构方程预测得到流变应力曲线与试验结果基本吻合,预测真应力与试验结果的相对误差小于4.715%,说明该模型可以精确地模拟18CrNiMo7-6齿轮钢的热压缩变形行为。试验钢的适合热加工工艺参数为变形温度1 050～1 150℃、应变速率0.1～1 s^-1,此时组织为均匀细小的再结晶晶粒,晶粒尺寸在5～15μm。随着变形温度的升高或应变速率的降低,原始奥氏体晶粒不断被动态再结晶晶粒取代,且动态再结晶程度和再结晶晶粒尺寸增大。     

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。     

X100管线钢焊接热影响区不同区域的显微组织与冲击韧性

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在不同峰值温度下对X100管线钢进行单道焊热模拟试验,研究了X100管线钢热影响区粗晶区(峰值温度1 300℃)、细晶区(峰值温度950℃)、临界区(峰值温度850℃)和亚临界区(峰值温度650℃)的组织和冲击韧性。结果表明：粗晶区的奥氏体晶粒严重长大,晶界处存在块状马氏体-奥氏体(M-A)组元,与母材相比,其冲击吸收功下降了42.6%;细晶区的晶粒发生完全再结晶,晶粒尺寸均匀,晶粒中弥散分布着点状M-A组元,冲击吸收功损失不大;临界区的晶粒发生部分再结晶,晶粒大小不一,冲击吸收功下降了16.4%;亚临界区经历了一次短时高温回火,冲击韧性与母材相比变化不大。     

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。     

长期高温使用后2.25Cr-1Mo钢焊接接头热影响区的蠕变损伤

对火力发电厂中在571℃使用约26万h后的2.25Cr-1Mo钢管焊接接头不同区域的显微组织进行了观察,重点对热影响区的蠕变损伤程度进行了分析.结果表明:该钢弯管焊接接头腹侧的热影响区主要为细晶组织,接近设计寿命时细晶区内蠕变孔洞面积占比约为0.8%,这可作为同种材料管道焊接接头蠕变失效的判据;细晶区内部还存在大量的M...     

不同焊接工艺下FB780钢焊接接头热影响区的显微组织和冲击韧性

用Gleeble-3500型热模拟试验机模拟单道次焊接条件下FB780钢焊接接头热影响区(HAZ)的热循环过程,研究了在不同焊接峰值温度及不同t8/5(由800℃冷却到500℃的时间)下HAZ的显微组织,并测试了不同焊接条件下HAZ的显微硬度和冲击韧性。结果表明:在t8/5相同的条件下,随着峰值温度的升高,HAZ组织粗化;当峰值温度一定时,随着t8/5的增加,铁素体板条变宽并逐渐融合,M/A组元粗化,粗大铁素体晶粒与细小准多边形铁素体晶粒混合,组织的均匀性恶化;在相同的峰值温度条件下,HAZ的硬度和冲击功均随着t8/5的增加而降低;在峰值温度为1 175℃,t8/5为6s条件下,HAZ的低温(-20℃)冲击断口形貌为韧窝花样,韧窝尺寸较大,HAZ的低温韧性与母材的相匹配,同时硬度较高,该工艺为最佳的单道次焊接工艺。     

JG590钢模拟热影响区粗晶区的组织和性能

以焊接热循环的计算结果为基础,采用Gleeble-1500型热模拟试验机研究了JG590钢焊接热循环对焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织、冲击韧度和硬度的影响规律,获得了模拟焊接热影响区连续冷却组织转变图(SH-CCT图);通过传热计算数据和焊接热模拟测试结果,实现了对JG590钢CGHAZ区组织性能的预测和控制.     

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。     

新型抗热损伤车轮钢20CrSiMnMo的热变形行为

采用热力模拟试验研究了新型抗热损伤车轮钢20CrSiMnMo在温度为850-1250℃、应变速率为0．1～1s^-1条件下的热变形行为。结果表明：车轮钢在高温低应变速率下具有动态再结晶型流变曲线，低温高应变速率下其应力一应变曲线呈现硬化型；动力学分析得到该钢的热变形激活能Q=352．2725kJ／mol，应力指数n=5．56；组织观察和加工图表明，温度和应变速率参数选择在1000-1100℃，0．1～0．5s^-1或1250℃，1～0．25s^-1范围内变形，将获得细小的动态再结晶晶粒和转变组织。     

海洋石油平台用E40钢板的高温变形行为

在MMS-200型热模拟试验机上通过单道次压缩试验研究了海洋平台用E40钢板的高温变形行为及动态再结晶行为;确定了该钢理想的加热温度。结果表明:随着变形温度的升高,该钢的动态再结晶临界切应力呈减小的趋势;动态再结晶的开始温度在900～950℃范围内;850℃时真应力-真应变曲线下降的主要原因是应变诱导铁素体相变;900℃以上时真应力-真应变曲线的下降是动态再结晶所致;其理想的变形加热温度为1 200℃。     

热循环对13MnNiMoR钢焊接热影响区显微组织和韧性的影响

通过系列焊接热模拟试验,研究了焊接热输入和焊接峰值温度对13MnNiMoR钢焊接热影响区显微组织和冲击韧性的影响。结果表明:随着焊接热输入的增加,试验钢粗晶热影响区(CGHAZ)组织中粒状贝氏体的含量增加,贝氏体铁素体板条尺寸增大,冲击韧性降低;随着焊接峰值温度的降低,热影响区的组织和韧性呈现明显变化,其中当峰值温度处于γ+α两相区(800℃)时,临界热影响区(ICHAZ)组织中形成多边形铁素体+大量的马氏体/奥氏体(M/A)组元,严重恶化了冲击韧性,成为整个热影响区中最薄弱的区域。     

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。     

铸态42CrMo钢热压缩变形时的动态再结晶行为

基于Gleeble-1500型热模拟试验机进行热压缩试验,通过对试验数据进行线性回归分析推导出了铸态42CrMo钢热压缩变形的本构方程,同时探讨了热压缩变形参数对显微组织的影响。结果表明:在相同的变形温度(850～1 150℃)下,该钢变形后的显微组织随着应变速率的增大逐渐变细,在5s-1时达到最细;在相同的应变速率(0.1～5s-1)下,显微组织随着变形温度的升高逐渐变细后再粗化,在1 050℃时马氏体板条最细;在相同的应变速率(1～5s-1)和变形温度(900～1 050℃)下,随着变形量的增加,再结晶晶粒尺寸均得到了显著细化;在温度为1 050℃、应变速率为5s-1、应变为0.6时热压缩后晶粒的细化效果最为显著。     

800 MPa超细晶粒钢焊接过程的有限元分析

运用ANSYS有限元分析软件,针对800 MPa超细晶粒钢建立了电弧焊焊接过程的有限元模型,利用该模型对不同焊接参数下的焊接热循环过程进行了模拟,并结合实际焊接试验进行了验证。结果表明:有限元模拟焊接接头的温度分布与相同焊接参数下实际焊接试验所测得的焊接接头的温度分布一致,证明了有限元模拟的正确性;当焊接热输入量超过845 J·mm^-1时,冷却时间增速明显加快,焊接热影响区组织粗化严重。     

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。     

含钪铝锌镁锆合金的热变形加工图及其应用

利用Gleeble-1500型热模拟试验机对含钪铝锌镁锆高强可焊铝合金进行热压缩试验,研究了该合金在热变形过程中的流变应力;在此基础上,基于动态材料模型以及PRASAD失稳判据,建立了合金的热变形加工图,并得出了合金的最佳热加工工艺参数。结果表明:试验合金的高温流变应力-应变曲线主要以动态回复和动态再结晶软化机制为特征,其流变行为可以用双曲正弦形式的本构方程来描述,其变形激活能为150.25kJ·mol-1;该合金适宜采用变形温度为360～400℃、应变速率为0.001～0.003s-1的热加工工艺。     

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。