Mn-Nb-Cu-B低碳贝氏体钢的动态再结晶行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机对Mn-Nb-Cu-B低碳贝氏体钢进行单道次压缩实验,研究其在温度为1 000～1 150℃和应变速率为0.01～0.1 s-1条件下的动态再结晶行为.通过加工硬化率和应变的关系曲线确定该贝氏体钢发生动态再结晶的临界条件,并建立动态再结晶临界应变模型和峰值应变模型.根据应力-应变曲线数据确定不同变形条件下该贝氏体钢的动态再结晶的体积分数,并利用该体积分数建立动态再结晶动力学模型.研究结果表明:Mn-Nb-Cu-B低碳贝氏体钢高温变形存在动态再结晶现象,且随着变形温度的升高,应变速率的降低,动态再结晶临界应变量减小,更容易发生动态再结晶.采用回归法确定该贝氏体钢的动态再结晶激活能为328 kJ/mol,并获得该贝氏体钢的热加工方程.该低碳贝氏体钢发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的平均比值εc/εp为0.63.     

Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢热变形过程的动态再结晶动力学及影响因素

采用Thermorestor-W热模拟试验机,对Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢进行热压缩试验,研究其在变形温度950～1 200℃,应变速率0.01～2.5s-1条件下的动态再结晶行为.当变形温度高于1 000℃后,Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的变形以动态再结晶为主,且随温度升高,峰值应力对应的应变减小.利用应变硬化率-应力曲线确定的材料动态再结晶临界应力σc、峰值应力σp、饱和应力σss(e)和稳态应力σs的数值,回归得到临界动态再结晶应变εc与Zener-Hollomon参数的关系,并确定临界应力与峰值应力的关系.通过建立Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的热变形动态再结晶Avrami模型,分析应变速率和变形温度对Avrami曲线的影响,表明应变速率比温度对Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的动态再结晶Avrami曲线的影响更加显著.     

SCM435钢热变形动态再结晶动力学模型参数的确定

通过分析冷镦钢SCM435在温度为950～1150℃、应变速率为0.1～1s-1范围内发生动态再结晶的热/力模拟试验数据,利用其应变硬化速率θ与流变应力σ的θ-σ曲线,准确确定了其发生动态再结晶的临界应变εc、峰值应变εp、临界应力σc和峰值应力σp,用应力-应变(σ-ε)曲线方法计算SCM435钢的动态再结晶Avrami动力学曲线和时间指数n.结果表明:SCM435钢发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的平均比值εc/εp=0.73,动态再结晶Avrami时间指数平均值n=1,91;在温度950～1150℃,应变速率0.1～1 s-1范围内,应变速率是SCM435钢的动态再结晶动力学敏感因素,温度对其影响不大;动态再结晶率50%的时间t50与应变速率成反比.     

低Ni，Cr，Cu和Mo高性能桥梁钢的动态再结晶行为

采用单道次压缩实验研究了一种低Ni,Cr,Cu和Mo高性能桥梁钢的动态再结晶行为.同时,采用9次多项式对实测真应力-真应变曲线进行了拟合,消除了实测曲线上的波动,进而确定了不同条件下的加工硬化率-真应力曲线.加工硬化率-真应力曲线特征表明,在所研究的不同热压缩变形工艺条件下,均发生了动态再结晶.通过计算将常数α修正为0009MPa-1,得到了实验钢的动态再结晶激活能,确定了εc=063εp关系式,建立了动态再结晶临界应变模型.而且降低Ni,Cr,Cu和Mo含量将显著降低动态再结晶激活能.     

9Cr低活化马氏体钢高温变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了9Cr低活化马氏体钢在950～1200℃、应变速率为10-2～10s-1变形条件下的热压缩变形行为,并用金相显微镜观察了相应显微组织的变化.回归分析得出在0.15～0.8真应变量范围内变形激活能和材料常数随真应变量变化的关系式,并得出双曲正弦本构方程;利用数学方法直接从真应力--真应变曲线获得动态再结晶的峰值应力、临界应力、峰值应变和临界应变;回归得出了峰值应力、临界应力、峰值应变、临界应变和动态再结晶晶粒大小与Zener-Hollomon参数的关系式.     

含Nb微合金钢动态再结晶行为

用Gleeble-2000热模拟实验机对实验钢进行高温单道次压缩实验,研究了实验钢动态再结晶行为.实验结果表明:实验钢动态再结晶激活能为304.711 kJ/mol;在较高温度和低应变速率条件下实验钢易于发生动态再结晶,随着lnZ的减小,实验钢应力-应变曲线由动态回复型变为动态再结晶型;当lnZ<22.61时,曲线上出现多个峰值,呈间断式动态再结晶型;峰值应力、峰值应变和临界应变与lnZ呈线性关系;动态再结晶开始时间随着应变速率的增大和温度的升高而缩短.     

20CrMnTi结构钢热变形行为及其数学模型

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究了20CrMnTi结构钢在温度为1223～1243K，变形速率为0．01～5s^-1条件下的热变形行为．通过奥氏体再结晶动力学回归计算了20CrMnTi的形变激活能，以及峰值应力与变形温度、应变速率之间的关系；提出采用加工硬化率-应变(θ-ε)图可以准确地判断该钢发生动态软化的类型，并可以确定动态再结晶开始和结束以及最大软化率时所对应的应变．给出了反映该钢动态再结晶进行过程的动态再结晶状态图，以及动态再结晶开始时间和完全再结晶时间与形变温度的关系图，并回归出了20CrMnTi钢的再结晶动力学方程．     

Q345B钢动态再结晶动力学模型研究

在Gleeble 1500热模拟机上进行Q345B钢单道次压缩变形实验,得到其真应力-真应变曲线,结合加工硬化率曲线,确定了Q345B钢动态再结晶临界应变εC、峰值应变εP和稳态应变εS。根据实验结果得到Zener-Hollomon方程和动态再结晶状态图,利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程法得到再结晶体积分数实际值,采用3种不同的再结晶体积分数预报模型对实验数据进行回归,并对再结晶体积分数实测值和预报值进行对比。结果表明,Epsilon-S/Epsilon-C模型精度最高,Epsilon-S模型精度次之,Epsilon-P模型精度最差。     

T91钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了T91钢的压缩试验,研究了变形温度为1100～1250℃、应变速率为0.01～1 s-1时该钢的变形行为,分析了流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,计算了高温变形时应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢高温塑性变形的本构关系,绘制了动态再结晶图和热加工图.结果表明:在试验变形条件范围内,其真应力-真应变曲线呈双峰特征;钢中发生了明显的动态再结晶,且再结晶类型属于连续动态再结晶.T91钢的热变形激活能为484 kJ.mol-1,利用加工图确定了热变形的流变失稳区,结合力学性能,可以优先选择的变形温度为1200～1 250℃,应变速率不高于0.1 s-1.     

Cr12MoV钢动态再结晶过程的元胞自动机模拟

利用Gleeble-3500多功能热力模拟试验机,研究Cr12MoV钢在应变温度为1 050~1 150℃及应变速率为0.01~10 s-1变形条件下的动态再结晶行为,利用回归分析结果,建立元胞自动机模型模拟Cr12MoV钢的动态再结晶过程。研究结果表明:Cr12MoV钢的再结晶激活能Qact为458.069 k J/mol;模拟得到的再结晶晶粒粒径平均值与实验得到的结果相对误差在10.2%内;模拟预测的应力应变曲线能够较好地反映再结晶过程应力应变曲线特点,与实验值相符合,峰值应力最大相对误差在3.9%内;在一定应变范围内,再结晶晶粒粒径和再结晶分数随着应变的增加而增加;应变速率越大,再结晶过程越不充分,随着应变增加,获得的再结晶晶粒更小。     

S32750超级双相不锈钢的热变形及组织分析

利用MMS-200热模拟实验机,对S32750超级双相不锈钢在温度为1 000～1 150℃,应变速率为0.01～10 s-1的条件下进行了单道次压缩实验,测定了真应力-真应变曲线,对热变形组织进行了分析.实验结果表明:当变形温度一定时,峰值应力随着应变速率的增加而增加.提高热变形温度,降低应变速率,可以促进奥氏体动态再结晶的发生.根据热变形方程计算得到压缩变形时的热变形激活能Q=460 kJ/mol.在相应的变形条件下,获得了S32750超级双相不锈钢热变形过程中峰值应力与Z参数的关系式.     

Effect of Nb on the dynamic recrystallization behavior of high-grade pipeline steels

The dynamic recrystallization (DRX) behavior of high-grade X80/X100 pipeline steels with different Nb contents was investigated through single pass compression experiment using a Gleeble 1500 thermomechanical simulator. By the regression of stress-strain data obtained in the experiment, the deformation activation energy of DRX was identified, and the critical strain was calculated with the Poliak-Jonas (P-J) method. Based on the analysis, the occurrence condition and kinetics of DRX were determined. The results show that as the Nb content increases from 0.08wt% to 0.095wt%, the activation energy of recrystallization raises from 365 to 395 kJ/mol. The critical strain of DRX can be determined more accurately by the P-J method, and the ratios of critical strain to peak strain of X80 and X100 pipeline steels are 0.51 and 0.49, respectively, which are similar to the results achieved by other researchers and calculated with empirical formulae.     

含稀土的23Cr型双相不锈钢的高温变形行为

利用Gleeble-3500热力模拟试验机在950~1200℃,应变速率为0.1~10s-1条件下进行了含稀土的23Cr型双相不锈钢的热压缩变形,获得了流变曲线,建立了热变形方程,分析了变形组织。结果表明:在流变曲线上既存在峰值应力也有稳态应力;在高温低应变速率条件下,峰值应变减小。上述变形条件下,试验钢的热变形激活能Q=436kJ/mol,表观应力指数n=3.91,热变形方程为:ε=2.41×1016[sinh(0.012σs)]3.91exp (-436000/RT)。奥氏体的动态再结晶在试验钢的动态软化机制中起主导作用且随着温度的升高和应变速率的降低越来越充分;而大应变下,铁素体的软化主要表现为较充分的动态回复。稀土元素影响了热变形时两相中Mo元素的再分配是稀土改善双相不锈钢高温塑性的重要原因之一。稀土使Mo在铁素体中浓度较低温度下降低,高温下升高;而奥氏体相中,使得Mo浓度在较低温度下升高而高温下降低。     

Dynamic recrystallization behavior of the Ti–48Al–2Cr–2Nb alloy during isothermal hot deformation

The hot deformation behavior of the as-cast Ti–48Al–2Cr–2Nb alloy was investigated by isothermal compression tests at deformation temperatures ranging from 1000℃ to 1200℃,and strain rates from 0.001 s~(-1)to 0.1 s~(-1).The single peak stress features common to all flow curves indicate that DRX is the dominating softening mechanism.The calculated values of the hot deformation activation energy Q and stress index n are 296.5 kJ mol~(-1)and 3.97,respectively.Based on this,the Arrhenius type constitutive equation was successfully established.The DRX critical condition model and relationship among DRX volume fractions,deformation temperatures and strain rates were obtained to optimize the process.Combined with microstructure analysis,it's concluded that 1200℃/0.01s~(-1)is the optimization parameter.Besides,both DDRX and CDRX were observed in theγphase evolution.The deformation mechanism from the inter-grain dislocation motion to the grain boundary migration and grain rotation was discussed.     

齿轮钢SAE8620 H高温变形行为及热加工图

通过高温压缩试验研究齿轮钢SAE8620H在950~1100℃、应变速率0．01~10 s-1条件下的高温变形行为.该合金钢的流动应力符合稳态流变特征,流变应力随变形温度升高以及应变速率降低而减小,其本构方程可以采用双曲正弦方程来描述.基于峰值应力、应变速率和温度相关数据推导出SAE8620H高温变形激活能Q=280359．9 J·mol-1.根据变形量40%和60%下应力构建该齿轮钢的热加工图,通过热加工图中耗散值及流变失稳区确定其热变形工艺参数范围. SAE8620H钢在在变形程度较小时宜选取低的应变速率进行成形,而在变形程度大时则要选取低温低应变速率或者高温高应变速率.     

Hot deformation characteristics of as-cast high-Cr ultra-super-critical rotor steel with columnar grains

Isothermal hot compression tests of as-cast high-Cr ultra-super-critical (USC) rotor steel with columnar grains perpendicular to the compression direction were carried out in the temperature range from 950 to 1250°C at strain rates ranging from 0.001 to 1 s-1. The softening mechanism was dynamic recovery (DRV) at 950°C and the strain rate of 1 s-1, whereas it was dynamic recrystallization (DRX) under the other conditions. A modified constitutive equation based on the Arrhenius model with strain compensation reasonably predicted the flow stress under various deformation conditions, and the activation energy was calculated to be 643.92 kJ·mol-1. The critical stresses of dynamic recrystallization under different conditions were determined from the work-hardening rate (θ)–flow stress (σ) and -?θ/?σ–σ curves. The optimum processing parameters via analysis of the processing map and the softening mechanism were determined to be a deformation temperature range from 1100 to 1200°C and a strain-rate range from 0.001 to 0.08 s-1, with a power dissipation efficiency η greater than 31%.     

一种含氮高铬冷轧辊用钢的热变形行为研究

对一种8%Cr冷轧辊用钢在950～1200℃以0.1～10s^-1的变形速率进行热压缩变形,通过流变曲线分析、动力学分析及热加工图技术等方法表征其热变形时的力学行为,并对变形后的显微组织进行观察。结果表明:Cr8N钢的加工硬化率和流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,功率耗散百分数随着Z参数的增大而降低;上述变形条件下Cr8N钢的热变形激活能为542kJ/mol,加工硬化指数为5.25;获得了该钢的热变形方程以及Z参数和峰值应力间的关系。     

S38MnSiV非调质钢热变形行为及组织演变

利用MMS-300热模拟试验机开展单道次压缩实验和光学显微组织观察,研究了S38MnSiV非调质钢在温度为1173~1423K及应变速率为001~10s-1条件下的热变形行为,获得了应变速率和变形温度对该钢动态再结晶行为及组织的影响规律,按照双曲正弦方法确定了实验钢的热变形激活能和本构方程.结果表明:变形温度越高,应变速率越低,越有利于动态再结晶的发生;随着动态再结晶的进行,奥氏体平均晶粒尺寸随应变的增加逐渐减小;当应力达到稳态时,奥氏体晶粒尺寸不再随应变而发生变化.     

20CrMnTiH本构模型的建立及验证

以高温压缩实验为基础,分析了变形温度1 123~1 423 K、应变速率0.01~10 s-1条件下20CrMnTiH的流动应力行为,并引入Zener-Hollomon参数,根据蠕变理论回归确定变形激活能、硬化指数、材料相关常数,构建了材料的本构模型.以Z参数作为本构模型准确性的衡量标准,根据Arrhenius指数方程建立了峰值应力、峰值应变关于Z参数的表达式并求出估算值,代入基于应变软化的应力应变方程,采用整个应变区间上的非线性拟合求解待定参数.方程计算值与实验数据具有良好一致性,平均误差为6.84%,证明Z参数的精度较好,从而间接验证了该模型的准确性.