42CrMo钢的热压缩流变应力行为

为实现42CrMo钢锻造的数值模拟与合理制定其热成形工艺参数,采用Gleeble-1500热模拟实验机研究工业用42CrMo钢在变形温度为850～1150℃和应变速率为0．01～50s^-1条件下的流变应力行为。通过线性回归分析确定42CrMo钢的应变硬化指数以及形变表观激活能,获得42CrMo钢高温条件下的流变应力本构方程,并验证该流变应力本构方程的准确性。研究结果表明：42CrMo钢在热压缩变形过程中发生了明显的动态回复与动态再结晶,流变应力随应变速率的增加而增加,随温度的升高而降低;流变应力的预测值与实验值较吻合,而且预测的最大相对误差仅为4．54％。     

35CrMo钢高温流变行为及其本构方程

为了更好地描述35CrMo钢应力-应变关系,建立材料的本构模型,采用Gleeble3800热模拟试验机对热轧后的35CrMo钢进行了热模拟高温压缩实验,研究了35CrMo钢在变形温度为800,900,1 000,1 100,1 200℃,应变速率分别为0.01,0.1,1,10s-1的条件下,变形温度和应变速率对材料流变应力的影响。实验结果表明:35CrMo钢高温变形时存在动态回复型与动态再结晶型两种应力-应变关系,通过求解材料临界应变与峰值应变的关系,间接建立了35CrMo钢峰值应力本构方程,并验证了其准确性。所提出的本构方程可以较好地描述35CrMo钢热变形条件下的应力-应变关系,对于35CrMo钢的热成形工艺设计及数值模拟工作具有基础理论意义。     

工程机械用Q1100钢的热变形应变补偿本构方程

采用Gleeble-3800热模拟试验机研究工程机械用Q1100钢在变形温度为850～1 200℃、应变速率为0.01～10.00 s~(-1) 条件下的热变形行为,建立恒定应变与应变补偿的Arrhenius本构方程。研究结果表明:随着变形温度升高、应变速率减小,Q1100钢的流变应力降低,真应力-真应变曲线发生由动态回复型到动态再结晶型的转变;随应变增加,参数α和n先减小后趋于平缓,Q和ln A先减小后增大,其六次多项式拟合效果较好,相关系数R均在0.98以上;流变应力预测值与实验值的相关系数为0.992 66,绝对误差在15MPa内的数据点有92.13%,平均相对误差为5.25%,验证了模型的准确性。     

基于元胞自动机的30CrMo钢动态再结晶组织演变规律研究

根据30CrMo钢的热模拟实验数据,建立了基于动态再结晶物理机制的位错密度、形核率及晶粒长大模型,并采用元胞自动机(CA)方法模拟了30CrMo钢在不同温度及应变速率下的微观组织演变规律。结果显示,通过CA方法模拟得到30CrMo钢的流变应力曲线及平均晶粒尺寸均与实验值吻合较好,所建模型的有效性和准确性得到验证。当应变速率一定时,变形温度越高越利于动态再结晶的充分进行,稳态下晶粒尺寸相对较大;而当变形温度一定时,高应变速率条件下材料的形核率较大,再结晶晶粒较细小。     

20MnNiMo钢热变形行为及基于物象的本构模型

为研究20MnNiMo钢的热变形行为,在950~1 250°C、0.01~10s-1的变形条件下对其进行高温热压缩实验,构建了20MnNiMo钢的包含动态回复和动态再结晶的两阶段本构模型.引入Zener-Hollomon参数,获得了变形工艺条件对模型中各参数的影响规律.结果表明:20MnNiMo钢的真应力-应变曲线具有明显的动态回复和动态再结晶现象,且随温度的升高或应变速率的减小,流变应力显著降低.对比分析实验值与模型预测值,可得相关系数及平均相对误差分别为0.998 7和2.63%.     

BR1500HS超高强度钢本构模型的建立及验证

在Gleeble3500热模拟实验机上,采用等温热拉伸实验对BR1500HS超高强度钢在变形温度为1 023,1 073,1 123和1 173 K,应变速率为0.01,0.10和1.00 s-1条件下的热流变行为进行研究。根据蠕变理论及实验流动应力曲线确定材料变形激活能、硬化指数等相关材料常数并引入Zener-Hollomon参数。通过位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响,并建立包含稳态应力σss、屈服应力σ0和动态回复速率系数r这3个参数的本构模型。研究结果表明:由建立的本构模型所绘制的流动应力曲线与实验曲线具有高度一致性,所建立的本构模型能够应用于BR1500HS超高强度钢热拉伸过程的数值模拟及热成形工艺分析。通过回归分析法建立模型参数关于Z参数的表达式,获得流变应力与变形条件的关系。     

一种低碳微合金管线钢的热变形行为

采用MMS-200热力模拟实验机进行高温压缩试验,研究一种低碳微合金管线钢在应变速率为0.1,1.0和5.0s-1,变形温度为800～1150℃条件下的热变形行为及流变应力特征,利用透射电镜和光学显微镜观察高温压缩变形后的组织,采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述实验钢的热变形流变应力行为。研究结果表明:流变应力随着变形温度的升高而降低,随着变形速率的提高而增大;实验钢在高温压缩过程中存在动态回复和动态再结晶2种软化机制,在较高变形温度和较低应变速率条件下,才发生动态再结晶;在获得的流变应力解析式中,结构因子A、应力水平参数α和应力指数n分别为2.6×1018s-1,0.012MPa-1和5.73,热变形激活能为518.73kJ/mol。     

1215钢动态应力-应变行为

系统研究了1215钢的热变形行为,分析了应变、应变速度和温度对钢的流变应力的影响规律.通过热模拟实验,研究分析了不同的应变速率和应变温度条件下1215钢的应力-应变曲线.以实验数据为基础,以Johnson-Cook本构模型为依据,讨论了拟合分析Johnson-Cook方程参数的方法.通过实验数据的拟合分析,得到了表达1215钢流变应力随应变、应变速度和形变温度的数学方程,为研究1215钢的动态应力-应变行为提供了基础.研究工作表明,理论计算与实验数据得到了较好的吻合.     

车轴钢高温黏塑性本构模型及流变行为分析

高温黏塑性本构模型是连铸坯近凝固终点压下工艺数值模拟的基础,但该条件下的应力应变数据极为缺乏,严重限制了连铸新工艺的开发.利用热模拟实验对比研究了车轴钢在近凝固终点压下和常规热变形工艺下的流变行为.结合动态回复和动态再结晶理论构建了近凝固终点压下工艺下的本构模型.结果表明:在近凝固终点压下工艺下,类铸态组织奥氏体晶粒粗大,流变应力明显低于常规热变形工艺下的流变应力;同一变形量下,动态再结晶体积分数较大.本文构建的本构模型对不同变形条件下的应力预测值与实验值吻合较好,平均相对误差约为2.62%.     

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.     

铝合金热变形的本构模型研究

利用Gleeble-1500热模拟机,研究轧制态6016铝合金在变形温度为300～500℃,应变速率为0.1～10 s-1以及真应变为0～0.8时高温单道次压缩过程中热变形流变应力行为.研究结果表明:6016铝合金在高温单道次压缩下的热变形经历了从应变硬化阶段过渡到稳态变形阶段的过程,其软化机制主要为动态回复;据流变应力指数函数中系数A和β与应变的关系,建立Zener-Hollomon参数的指数关系本构方程;计算所得的温升修正值与实测值较吻合.     

工业纯钛TA2热变形过程的流变行为本构方程

利用Gleeble-3800热模拟实验机研究了工业纯钛TA2的热变形行为.变形温度为750～1000℃,步长50℃,应变速率分别为0.01、0.1、1和10 s-1.实验结果表明,TA2在热压缩变形过程中发生了加工硬化以及动态回复、动态再结晶.随着变形温度的降低和应变速率的增加,流变应力逐渐增加.为了准确预测TA2的高温流变行为,基于实验数据和双曲正弦Arrhe-nius模型构建了考虑应变影响的本构方程,本构方程中材料常数α、n、Q、lnA与应变之间存在6阶多项式关系.本文所提出考虑应变影响的本构方程可以用于研究工业纯钛TA2的高温流变行为.     

Al-Mg-Sc合金热压缩变形的流变应力行为

采用热模拟试验对1种Al-Mg-Sc合金进行等温热压缩实验,研究该合金在变形温度为300～450℃,应变速率0.001～1 s-1条件下的热压缩变形流变应力行为.结果表明:该Al-Mg-Sc合金在变形温度为300℃,应变速率0.01～1 s-1的条件下,流变应力开始随应变增加而增大,达到峰值后趋于平稳,表现出动态回复特征;而在其他条件下,应力达到峰值后随应变的增加而逐渐下降,表现出动态再结晶特征.应变速率和流变应力之间满足指数关系,温度和流变应力之间满足Arrhenius关系,通过线性回归分析计算出该材料的应变硬化指数n以及变形激活能Q,获得该铝合金高温条件下的流变应力本构方程.     

基于Zener-Hollomon参数的MoLa合金本构研究

采用Geeble1500型热模拟试验机对MoLa合金进行等温恒应变速率压缩实验,研究在温度800~1 150℃、应变速率0.001~10 s~(-1)范围内的流变曲线特点及本构方程。结果表明,MoLa合金的流变应力随温度的升高和应变速率的降低而减小,变形机制主要以动态回复软化为主,在应变速率为0.001 s~(-1)时,1 000~1 150℃变形温度下软化现象最为显著,其流变应力随应变的增加而降低;采用双曲正弦函数建立Mo La合金本构方程,其变形激活能为342.68 k J/mol,经过误差分析得出所建立的本构方程的相关系数和相对误差分别为0.9441和7.13%,能够较好地预测该合金的热变形行为。     

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.     

低碳钢热塑性成形过程本构模型

根据高温流动应力行为的主导软化机制不同,建立了低碳钢热塑性成形过程的动态回复和动态再结晶两阶段本构模型.采用单一内变量的位错密度演化模型描述加工硬化和动态回复对流动应力的影响;应用Avrami方程表达动态再结晶软化作用对流动应力的影响.采用Gleeble1500热模拟实验机对低碳钢进行热压缩实验,依据实验流动应力曲线确定本构模型中的参数,并分析了模型参数随变形条件的变化规律.应用建立的本构模型计算实验条件下的流变曲线,结果计算值与实验值吻合良好,表明所建立的本构模型可以用于低碳钢热压缩成形过程的数值模拟.     

电热合金Cr20 Ni80的热变形行为及热加工图

为了解决Cr20 Ni80电热合金锻造开裂的问题,在Gleeb-1500D热模拟试验机上对该合金进行热压缩试验,研究变形温度为900~1220℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的热变形行为,并根据动态材料模型建立合金的热加工图.合金的真应力-真应变曲线呈现稳态流变特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加;热变形过程中稳态流变应力可用双曲正弦本构方程来描述,其激活能为371.29 kJ·mol-1.根据热加工图确定了热变形流变失稳区及热变形过程的最佳工艺参数,其加工温度为1050~1200℃,应变速率为0.03~0.08 s-1.优化的热加工工艺在生产中得到验证.     

Fe–27.34Mn–8.63Al–1.03C轻质钢热变形行为研究

近年来,Fe–Mn–Al–C轻质钢以其优异力学性能和较低密度等优点而备受关注。然而,对于热轧态Fe–Mn–Al–C轻质钢的热变形行为特征还缺乏深入研究,特别是该钢种的动态再结晶行为对其热变形过程中的流动稳定性影响尚不明确。本文探究了Fe–27.34Mn–8.63Al–1.03C轻质钢的热变形行为,运用Gleeble-3800热模拟机,在900–1150°C温度范围及0.01–5 s?1应变速率范围内进行了热压缩测试。结果表明,热变形过程中试验钢的流变应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加;本研究构建了试验钢本构方程,得出其热变形激活能为422.88 kJ·mol?1;阐明了临界应力σ_c与峰值应力σ_p之间的关系,建立了动态再结晶动力学模型;根据动态再结晶动力学模型,理清了应变速率和变形温度对动态再结晶体积分数的影响,并结合微观组织分析了试验钢不同变形温度和应变速率下的动态再结晶行为;绘制了各变形量下的热加工图,明确了试验钢热变形时失稳区域;基于微观组织和热加工图结果,论述了热变形过程中试验钢发生流动失稳与动态再结晶程度相关性,最终总结出试验钢优化热加工工艺为0.01 s?1低应变速率下于1010–1100°C温度范围内加工。     

300 M高强钢高温流变行为及本构方程

通过Gleeble 3500高温热模拟压缩实验,研究300M高强钢在变形温度900~1 150℃、应变速率0.01~10 s-1条件下变形温度和应变速率对材料流动应力的影响规律,建立高温热变形材料本构方程。研究结果表明:变形温度和应变速率对300M钢材料流变应力都有显著的影响,随着变形温度的降低和应变速率的增加,材料流动应力增加;建立了材料常数α,n,ln A和激活能Q与真应变之间的非线性四项式函数关系;所建立材料本构方程预测值与实验值具有较好的一致性,说明该本构方程能够准确地描述300M钢热变形条件下的材料流变行为。     

37Mn5钢热变形行为与流变应力模型研究

利用 Gleeble-1500热模拟实验机研究37Mn5钢在变形温度为800~1 150 ℃、变形速率为0.1~10 s-1条件下的热压缩变形行为.采用应变硬化率-应力曲线图较精确地获得峰值应力,并用双曲正弦方程描述37Mn5钢热压缩变形过程中的峰值应力与Zener-Hollomon参数的关系.回归分析得到方程中变形激活能及各材料常数的值,获得37Mn5钢在高温条件下的流变应力本构方程.结果表明,采用该本构方程计算出的流变应力值与实验所得应力值非常接近.