高锰TRIP钢热变形行为研究

通过单轴压缩实验,研究了高锰TRIP钢(Fe15Mn3Si3Al)在800～1050℃温度范围内、应变速率ε.=0.01～5.0s-1条件下的热变形行为和组织变化,讨论了热变形参数对流变应力和显微组织的影响.结果表明:动态再结晶只在较高变形温度和低应变速率下发生.实验钢对温度和应变速率都很敏感,而应变速率对实验钢的热变形行为影响较大.高锰TRIP钢的表观应力指数n=3.909,变形激活能Q=353.167kJ/mol.根据实验数据,建立了高锰TRIP钢高温变形的热加工方程.     

工业纯钛中低温拉伸行为的温度与应变速率敏感性

结合拉伸实验数据和断口形貌分析发现,中低温下工业纯钛的拉伸应力-应变曲线随着温度的升高和应变速率的降低不断降低,拉伸行为存在温度软化与应变速率强化现象,并且拉伸行为的温度敏感性强于应变速率敏感性.基于工业纯钛强度参量随着温度和应变速率的变化规律得到了定量的工业纯钛强度参量与温度和应变速率的关系式.为了定量地描述工业纯钛中低温拉伸应力-应变曲线的温度与应变速率敏感性,对Arrhenius方程、Johnson Cook (JC)方程和Modified Zerilli-Armstrong(MZA)方程在工业纯钛中低温拉伸行为的应用进行比较发现,Arrhenius方程的预测精度最高,MZA方程次之,而JC方程的预测精度最低.     

高锰TWIP钢热变形行为及应变补偿型本构方程的建立

对高锰TWIP钢进行不同温度(850～1 100℃)和应变速率(0.01,0.1,1,5,10 s~(-1))的绝热压缩试验,研究试验钢高温热变形行为.分析了变形温度和应变速率对流动特性的影响,建立了应变补偿型本构方程,并采用三种标准统计参数对应变补偿型本构方程的精确度进行了评估.结果表明:流动应力对变形温度和应变速率的敏感程度很高,且随着变形温度的提高或应变速率的降低,流动应力呈下降趋势;应变速率对动态再结晶过程有着很复杂的影响;流动应力预测值与试验值具有较高的吻合度,表明建立的应变补偿型本构方程能够精确预测流动应力.     

一种高锰奥氏体钢组织和力学性能

研究了高锰奥氏体钢在室温及100℃条件下拉伸变形过程中组织变化.结果表明,高锰奥氏体钢在不同的拉伸变形条件下均产生了明显的塑性变形诱发马氏体相变(TRIP)效应,获得了较大的延伸率(60%～70%)和较高的抗拉强度(500～700 MPa).在10-3～10-1/s级别的初始应变速率范围内,实验钢对流变应力几乎不存在应变速率的敏感性.随着应变速率的增加,强度和塑性变化不大,由于该钢具有较好的综合机械性能,有望作为新一代高强度、高塑性汽车用钢.     

Cr12MoV钢的压缩超塑性研究

研究了Cr12MoV钢超塑性压缩变形的力学特性和应变速率敏感性指数m值.在温度780～820℃、初始应变速率(1.5～15)×10-4 s-1条件下测得压缩应力-应变曲线,测量、计算了试样膨胀系数.分析结果表明,试样压缩后基本保持圆柱状,膨胀系数大于1;在780～820℃,(1.5～15)×10-4 s-1压缩条件下,稳态阶段流变应力低至80 MPa,应变速率敏感性指数m约0.23,与其拉伸超塑性m值相近,显示出良好的超塑性.     

高锰TWIP钢热变形行为及应变补偿型本构方程的建立

对高锰TWIP钢进行不同温度(850~1100℃)和应变速率(0.01,0.1,1,5,10s^-1)的绝热压缩试验,研究试验钢高温热变形行为. 分析了变形温度和应变速率对流动特性的影响,建立了应变补偿型本构方程,并采用三种标准统计参数对应变补偿型本构方程的精确度进行了评估. 结果表明:流动应力对变形温度和应变速率的敏感程度很高,且随着变形温度的提高或应变速率的降低,流动应力呈下降趋势;应变速率对动态再结晶过程有着很复杂的影响;流动应力预测值与试验值具有较高的吻合度,表明建立的应变补偿型本构方程能够精确预测流动应力.     

应力状态对TRIP钢残余奥氏体稳定性的影响

通过单向拉伸、平面应变和双向等拉实验研究了宏观应力状态对相变诱发塑性(TRIP)钢中残余奥氏体稳定性的影响.实验中残余奥氏体在不同应变量的体积分数通过X-射线衍射法测量,并引入应力三维度水平来表征不同应力状态.结果表明,不管何种变形模式,TRIP钢中残余奥氏体的体积含量都随塑性应变的增大而减少,而且应力三维度水平越高,TRIP钢的相变速率越快,残余奥氏体的力学稳定性越差.基于此,给出了能够表征不同应力状态的应变诱发马氏体相变动力学方程.     

连铸坯凝固过程应力模型综述

简要分析了不同作者的连铸凝固过程应力模型。 A.Grill等人对 80 0～ 1 50 0℃范围内钢的力学性能与温度的关系进行了假设 ,采用有限单元法 ,根据温度梯度及支撑辊的压力来计算铸坯的应力场 ,建立了应力模型 ;K.Sorimachi对 A.Grill模型进行了改进 ,假设钢在连铸温度 (80 0～ 1 50 0℃ )下的机械性能只与温度和应变速率有关 ,且应变速率为常数 1 0 - 3s- 1,忽略其它变量对机械性能的影响 ;蔡开科考虑铸坯温度回升 ,建立了铸坯热 -弹 -塑性应力模型。     

40Cr钢的塑性流动应力特征及本构关系

为了研究高速冷滚打过程中工件材料40Cr钢的动态力学特性,利用分离式Hopkinson压杆试验装置对40Cr钢进行了压缩试验,获得40Cr钢在不同应变率(600～5 000 s-1)和不同温度(20～400℃)条件下的应力-应变情况。试验结果表明:40Cr钢对应变率呈现出一定的敏感性和应变率强化效应,塑性变形过程中产生的绝热升温对材料具有热软化作用。基于位错动力学理论,通过试验数据,建立了40Cr钢的动态本构模型。模型计算结果和试验结果对比表明:该模型可以较好地预测40Cr钢在不同应变率和温度条件下的塑性流动应力。     

GCr_(15)钢Ac_1温度以上的组织超塑性

本文对低合金模具钢GCr_(15)Ac_1温度以上的组织超塑性进行了研究.结果表明,GCr_(15)钢经循环淬火超细化处理后,在Ac_1温度以上可实现超塑性,在780～800℃及0.4～2.8×10~(-2)min~(-1)条件下变形时可获得较好的超塑性能,其最大延伸率大于25%、流变应力小于40MPa,应变速率敏感性指数m为0.32,超塑变形后立即淬火,硬度≥HRC60.     

Flow stress model considering the transformation-induced plasticity effect and the inelastic strain recovery behavior

On the basis of continuum mechanics and the Mori-Tanaka mean field theory, a micro-mechanical flow stress model that considered both the transformation-induced plasticity (TRIP) effect and the inelastic strain recovery behavior of TRIP multiphase steels was presented. The relation between the volume fraction of constituent phases and plastic strain was introduced to characterize the transformation-induced plasticity effect of TRIP steels. Loading-unloading-reloading uniaxial tension tests of TRIP600 steel were carried out and the strain recovery behavior after unloading was analyzed. From the experimental data, an empirical elastic modulus expression is extracted to characterize the inelastic strain recovery. A comparison of the predicted flow stress with the experimental data shows a good agreement. The mechanism of the transformation-induced plasticity effect and the inelastic recovery effect acting on the flow stress is also discussed in detail.     

X65管线钢板交替与连续控冷工艺的计算与比较

为减小X65管线钢板控制冷却后的残余应力和翘曲,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond的相变诱发塑性(TRIP)模型建立了热力耦合有限元模型,考虑了控冷时的弹塑性变形、热膨胀、相变潜热、相变膨胀、TRIP等所有物理效应.用该模型研究了2种控制冷却工艺下X65管线钢板的温度、残余应力、残余应变及翘曲.结果表明:与连续控冷相比,交替控冷使板的温度进一步降低7℃;上表面一侧的残余拉应力峰值进一步减小44 MPa;下表面一侧的残余总压应变峰值进一步增加0.001;翘曲由0.54×10-3减至0.09×10-3;故交替控冷可降低板内的残余应力,并减小翘曲.     

Fe-6.5％Si钢中温变形过程本构方程

利用Gleeble 3500开展了Fe-6.5%Si(质量分数)钢在变形温度300,400,500,600℃及应变速率为0.05,0.5,5s^-1条件下的单道次压缩实验.在初始均匀塑性变形阶段,加工硬化作用使流动应力迅速增加,随着变形继续动态软化机制启动,流动应力增加量减弱.随着温度升高和应变速率降低,应变硬化指数减小.提出了通过变形温度、应变速率描述应变硬化指数的方法构建Fe-6.5%Si钢中温变形过程本构方程.构建的本构方程对不同变形条件的应力预测结果和实测值吻合良好,平均相对误差约为5.35%,预测精度较高.     

利用BP神经网络预测材料温锻流动应力

采用 BP神经网络算法对 0 8F钢和 40 Cr在温锻温度范围内流动应力的实验数据进行处理 ,建立起预测材料温锻流动应力的 BP网络模型 .同传统回归方法相比 ,该方法不需事先判断变形温度 t、应变速率 ε·-、应变 ε与流动应力 σ的复杂关系 ,而是通过对大量离散样本进行多次训练 ,找出蕴含在 t、ε·-、ε与σ之间的本质联系 .结果表明 ,训练好的神经网络模型能够比较准确地描述温锻成形时 t、ε·-、ε与 σ的关系 ,从而预测出材料在一定变形条件下的 σ     

一种面心立方合金的流变应力及应变速率敏感性的表象模型及其计算机模拟

在Ｒ．Ｅ．Ｒｅｅｄ－Ｈｉｌｌ提出的体心立方合金塑性变形总流变应力的物理模型的基础上，建立了一种置换式面心立方合金Ｃｕ—３．１ａｔ．％ Ｓｎ的总流变应力的表象模型．此总流变应力由三项组成，即内应力、有效应力及由于动态应变时效所引起的应力．有效应力和应变速率及温度成指数函数关系．动态应变时效应力遵循修正了的Ｈａｒｐｅｒ关系式．内应力则被假定为以和弹性模量同样的规律随温度而改变．将此模型输入计算机进行模拟计算，所得结果和实验数据吻合很好，说明此模型成功地描述了在７７Ｋ至６００Ｋ温度范围内，合金的总流变应力和应变速率敏感性随温度的变化规律．     

铜/石墨复合材料热变形行为研究

通过Gleeble-3500热模拟试验机对铜/石墨复合材料进行热压缩试验，研究变形温度为700～850 ℃、应变速率为0.001～1.000 s^-1时该复合材料的热变行为。通过光学显微镜研究复合材料显微组织的演变，根据实验数据构建该复合材料的本构方程和热加工图。使用Zener-Hollomon参数模型对该复合材料的流变应力进行研究。研究发现，铜/石墨复合材料的流变应力随着应变温度的升高而降低，随应变速度的增大而增大。计算得出该复合材料的热变形激活能为463.02 kJ/mol，表明材料具有良好的成形能力。通过构建的本构方程验证了最大应力的吻合性，发现计算值和试验值的误差在9.5%以内，说明该方程对复合材料的流变行为具有指导作用。热加工图表明了该复合材料的适宜加工温度为780～820 ℃，变形速率为0.050～0.100 s^-1；变形温度为830～850 ℃时，变形速率约为0.001 s^-1。     

20CrMnTiH齿轮钢高温塑性变形特性

以20CrMnTiH齿轮钢为研究对象,在变形温度850~1 150 °C和应变速率0.01~10 s-1的变形条件下,采用高温压缩热模拟实验研究其塑性变形特性.发现：变形温度850 °C时的流动应力为1 150 °C时的2~3倍,应变速率10 s-1时的应力值为应变速率0.01 s-1时的2~3倍,在高温和低应变速率的条件下发生了连续动态再结晶;从微观组织来看,随变形温度升高,再结晶晶粒沿着初始晶粒的晶界长大并形成新晶粒,变形温度1 050 °C时,多次动态再结晶使得晶粒长大明显.根据采用双曲正弦函数修正的Arrhenius方程,利用线性回归法求出相应的热变形激活能为371.053 kJ/mol.利用加工图确定了相应的热变形过程最佳工艺参数范围,即变形温度为1 020~1 150 °C,应变速率为0.5~2.5 s-1.

     

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.