Fe-Mn-Si-Al系和Fe-Mn-C系TWIP钢加工硬化行为

研究了在不同应变量下Fe-Mn-Si-Al系和Fe-Mn-C系孪晶诱导塑性(TWIP)钢的力学性能以及微观组织,分析了TWIP效应在两种不同系列TWIP钢中发挥的作用,阐明了TWIP钢的强化机制.两种系列的TWIP钢都具有高加工硬化能力,但层错能较低的Fe-Mn-C系TWIP钢加工硬化能力更强.两种系列的TWIP钢加工硬化表现为多加工硬化指数行为,这是由多种强化机理在不同阶段起主导作用的结果.微观组织形态与加工硬化强度之间存在着较强的关联性.位错的增殖和形变孪晶的产生对两个系列TWIP钢硬化曲线形态有着明显的影响.在高应变阶段,Fe-Mn-C系TWIP钢大量的第一位向形变孪晶T1和第二位向形变孪晶T2,以及附着在孪晶界旁的高密度位错区域是造成其具有高加工硬化能力的原因,而Fe-Mn-Si-Al系TWIP钢细密的第一位向形变条纹和孪晶片层间的位错是其高加工硬化原因,且其微观组织更为均匀细致.     

高锰钢形变过程中加工硬化机理的研究

采用Gleeble-3500试验机对ZGMn13Cr2高锰钢进行0.1s-1应变速率下的室温压缩实验,应变量分别为5%,30%和50%.利用金相显微镜、维氏显微硬度机、XRD和TEM等方法,研究了压缩变形量对ZGMn13Cr2显微组织衍变及加工硬化机制的影响.结果表明:高锰钢压缩变形后晶粒内出现大量变形带,变形带相互交叉、缠结、割截.压缩变形量为5%时,高密度位错相互缠结呈位错胞或者位错墙,压缩变形量为30%时,基体内出现形变孪晶,随着变形量的进一步增大,孪晶的密度和体积分数增大,水韧态高锰钢在压缩变形量为50%的条件下,其显微硬度与初始态相比提高了125%,达到HV560.8.XRD结果显示,压缩变形后基体组织为奥氏体和少量的碳化物,未发现相变诱发马氏体组织.随着变形量的增大,高锰钢加工硬化机理由位错强化机制向形变孪晶强化为主、位错+少量层错强化机制为辅的机制转变.     

Fe-28Mn-3Si-3Al TWIP钢变形的微观组织特征

采用扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术对TWIP钢拉伸变形后的组织进行了观察和分析. 研究结果表明,热处理后的TWIP钢中存在60%的退火孪晶,变形后孪晶量减少为32%. 在拉伸过程中,具有退火孪晶的晶粒内部首先发生变形,产生的变形孪晶遗传了退火孪晶的取向. 变形过程中孪晶和位错相互作用、孪晶和孪晶相互作用以及孪晶取向改变引发滑移的综合结果使TWIP钢同时获得高塑性和高强度,因此变形过程中孪生变形是TWIP钢的主要变形机制.     

Fe－20Mn－0．6C 高锰 TRIP/TWIP 钢微观组织表征

设计出一种 Fe－Mn－C 系 TRIP/TWIP 钢,通过静态拉伸测试热轧钢力学性能,并利用 EBSD、XRD、SEM 分析其拉伸变形后的微观组织变化．结果表明：Fe－20Mn－0．6C 钢板热轧后表现出优异的力学性能,真应变可达到0．59,抗拉强度为1631 MPa．热轧后组织为全奥氏体组织,晶粒尺寸较大并且伴有大量的退火孪晶,变形后出现孪生变形和马氏体相变;变形量较小时,马氏体相变并不明显,较大变形量时大量的马氏体在孪晶界和晶界附近弥散分布;并且随着应变量增大晶粒内出现二次孪生,并与一次孪生呈现多种交割方式．     

Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si钢拉伸变形机理研究

采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si TRIP/TWIP钢在不同变形量下的微观组织变化.结果表明:在应变初期,主要是形成层错和位错;随应变的增大,γ奥氏体相逐渐减少,ε马氏体相和α马氏体相增多;在断裂阶段,主要组成相为α马氏体,即Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si钢在拉伸变形过程中主要发生γ→ε→α或γ→α相变诱导塑性变形.金相组织表明:该钢变形量达到6.5%时,开始出现许多平直的条纹(通常称为形变孪晶);但高分辨透射电镜研究表明:不同程度变形后的微观组织都难以观察到形变孪晶,而那些金相组织和低倍透射电镜照片上的平直条纹往往是ε马氏体相,这进一步证实该钢的变形机制主要是TRIP效应.     

TWIP 钢的孪晶及其对Hall-Petch关系的影响

采用背散射电子衍射、透射电子显微镜和拉伸实验等研究了退火温度对冷轧态Fe-25Mn-3Al-3Si TWIP钢微观组织及力学性能的影响,并分析了Hall-Petch关系.结果表明,完全再结晶组织由等轴晶和退火孪晶组成,再结晶晶粒平均尺寸随退火温度的升高单调增大,∑3晶界面积分数随退火温度升高而呈现波动增加,850 ℃退火1 h后∑3晶界面积分数达到44%.拉伸过程中强度与晶粒大小都服从Hall-Petch关系, 但孪晶界影响Hall-Petch关系斜率K(ε)的大小.TWIP钢K(ε)-ε关系不同于一般钢材常温下的K(ε)随ε增加单调上升,TWIP钢K(ε)随着ε的增加逐渐增大,然后出现平台,最后下降.     

形变温度对高锰TRIP/TWIP钢拉伸性能和组织的影响

研究合金成分为18Mn-0.15C-3Si-3Al的高锰TRIP/TWIP钢(18Mn钢)在-40～200℃范围内的拉伸变形行为,分析形变温度对其拉伸性能、相组成和显微组织的影响.采用EBSD取向成像分析方法着重研究了(111)取向的奥氏体晶粒在拉伸过程中的相组成变化.结果表明,随着形变温度的升高,18Mn钢的抗拉强度和延伸率大体上呈降低趋势,TRIP效应很快消失,形变孪晶和位错滑移取代马氏体相变成为主要的形变机制,即奥氏体晶粒内形变机制的变化为:α＇-M相变→ε-M相变→形变孪晶→位错滑移.18Mn钢中较硬的铁素体在形变过程中能提高材料的加工硬化率,但同时也会引起低温脆性.     

粗大奥氏体晶粒中应变诱导铁素体形成特点

观察粗大奥氏体经不同应变后的淬火组织,分析应变诱导铁素体的形成特点．结果表 明：奥氏体晶粒尺寸影响应变诱导铁素作的形成方式;在形变初期粗大奥氏体（～２５０－μｍ）应变诱 导铁素体主要在晶界、退火孪晶界形核,随应变增加,可通过形变带形核：而尺寸较小的奥氏体 （～７ μｍ）,铁素体形核主要在晶界;随奥氏体晶粒尺寸增大,形变带上形核比例明显提高,而在 晶界形核的比例减小．     

基于人工神经网络的2A70铝合金形变显微组织预测

在Gleeble-1500热模拟试验机上对2A70铝合金试样在变形程度为60％、变形温度为360℃～480℃、变形速率为0.01～1S^-1的条件下进行等温恒应变速率压缩试验及固溶处理。分析热变形参数对合金固溶后显微组织的影响,结果表明,2A70铝合金的晶粒尺寸随温度的升高而增大,随变形程度和速率的增大而减小。采用BP神经网络的方法预测2A70铝合金固溶处理后的平均晶粒尺寸,对于样本数据,模型的相对误差不超过±5％;对于非样本数据,模型的相对误差不超过±8％。     

Ti45Al8Nb2Mn0.2B铸造合金高温形变行为

Ti45Al8Nb2Mn0.2B铸造合金在900～1200℃温度范围,1～10-3/s应变速率条件下进行压缩实验,研究其变形特点以及组织变化.结果发现,形变过程中合金的真应力-真应变曲线上存在一个应力峰值,随后流变应力随着应变量的增加逐渐下降并趋于稳态流变.降低温度和提高应变速率都使合金的应力峰值增加.在实验温度范围内合金的应变速率敏感系数为0.10～0.24;在高温形变过程中发生动态再结晶,合金的组织得到明显细化.再结晶晶粒尺寸随温度的降低和应变速率的增加而减小,也就是随Zener-Hollomonc参数的增加而减小;升高形变温度和降低应变速率均促进再结晶过程.     

高应变速率下钛-钢复合板界面组织特征及变形机制

在高应变速率下,钛-钢复合板不同材料以不同的变形机制协调变形,结合界面起到至关重要的作用.本文分析研究了高应变速率下钛-钢复合板的界面组织特征和变形机制.结果表明:在钢侧,随着应变速率的提高,小角度(3°~10°)晶界含量增多,织构组分{1-12}〈2-41〉逐渐演变为织构{6-65}〈38-6〉和{111}〈1-10〉.在钛侧,随着应变速率的提高,出现了明显的形变孪晶组织,三种形变孪晶如{11-21}〈1-100〉拉伸孪晶、{11-22}〈11-23〉压缩孪晶和{10-12}〈10-11〉拉伸孪晶产生的难易程度不一样,变形机制由常规的"孪生变形为主"转变为"位错滑移与孪生变形共存"的复合变形模式.在结合界面处,随着应变速率的提高,需要适应由两侧产生的不同变形抗力,才能够实现连续变形而不致使材料发生破坏,其主要的协调机制依靠结合界面及附近晶粒的滑移实现变形.     

Microstructure and texture evolution in commercial-purity Zr 702 during cold rolling and annealing

Microstructure and texture evolution in commercial-purity Zr 702 during cold rolling and annealing was investigated by optical microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction. The results showed that crystallographic slip was the predominant deformation mechanism in the early stage of deformation. Deformation twins started to form when the rolling reduction was larger than 38.9%; both the dislocation density and the number of twins increased with increasing rolling reduction. The initial texture of the Zr 702 plate consisted of the basal fiber component. During cold rolling the strength of the basal fiber first decreased and then increased with increasing rolling reduction. The cold-rolled sheets were fully recrystallized after being annealed at 550°C. The recrystallization temperature and the size of recrystallized grains decreased with increasing rolling reduction. A larger rolling reduction resulted in a higher grain growth rate when the annealing temperature increased from 550°C to 700°C. The recrystallization texture was characterized by a major basal fiber and a minor {0113}<2110> component. The strength of the recrystallization texture increased with increasing rolling reduction.     

高锰奥氏体钢抗磨损机理及应用环境

通过探讨高锰奥氏体钢在外应力作用下表面的塑性变形行为；晶界、林位错等可动位错滑移障碍对滑移、流变应力和硬化行为的影响；同和作用方式联系的应变速率等诸多因素与受力－硬化过程的关系，讨论了高锰钢抗磨损机理。由此分析了增加高锰向氏体钢耐磨性工艺途径的理论依据，同时强调在实际的高锰钢服径环境中，除了要考虑应力大小、应力作用下的应变量等因素外，应变速率亦是一个对硬化行为产生重要影响的参数。     

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.     

AISI 321奥氏体不锈钢的应变硬化行为、应变速率敏感性及热变形图

Hot compression tests were performed on AISI 321 austenitic stainless steel in the deformation temperature range of 800–1200°C and constant strain rates of 0.001, 0.01, 0.1, and 1 s?1. Hot flow curves were used to determine the strain hardening exponent and the strain rate sensitivity exponent, and to construct the processing maps. Variations of the strain hardening exponent with strain were used to predict the microstructural evolutions during the hot deformation. Four variations were distinguished reflecting the different microstructural changes. Based on the analysis of the strain hardening exponent versus strain curves, the microstructural evolutions were dynamic recovery, single and multiple peak dynamic recrystallization, and interactions between dynamic recrystallization and precipitation. The strain rate sensitivity variations at an applied strain of 0.8 and strain rate of 0.1 s?1 were compared with the microstructural evolutions. The results demonstrate the existence of a reliable correlation between the strain rate sensitivity values and evolved microstructures. Additionally, the power dissipation map at the applied strain of 0.8 was compared with the resultant microstructures at predetermined deformation conditions. The microstructural evolutions strongly correlated to the power dissipation ratio, and dynamic recrystallization occurred completely at lower power dissipation ratios.     

0.95C—18W—4Cr—1V高速钢动态再结晶的数学模型

应用GLEEBLE-1500热模拟试验机测量了0.95C-18W-4Cr-1V高速钢的应力－应变曲线,由此得到加工硬化率－应变关系曲线,从而确定发生动态再结晶后的稳态应变εs.稳态应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而下降;且随着应变速率的增加,温度的变化对稳态应变的影响逐渐减小.Zener-Holloman参数Z的变化对动态再结晶的临界应变影响较小,而对稳态应变的影响较大.回归分析得到0.95C-18W-4Cr-1V高速钢的动态再结晶的晶粒尺寸和体积分数的数学模型     

TWIP 钢的变形抗力的影响因素

以 Fe-Mn-C 系 TWIP 钢为例,利用 Gleeble -3500热模拟试验机对其塑性变形抗力进行试验研究。通过实验得到的数据分析了不同变形温度、变形程度、应变速率、C 含量与变形抗力的关系,并为实际轧制提供更精准的实验方案。