稀土对T91耐热钢动态再结晶行为影响

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机进行压缩试验,研究了不同变形条件下微量稀土对T91耐热钢动态再结晶行为的影响.分析绘制了稀土加入前后实验钢的真应力–真应变曲线、再结晶–温度–时间图、再结晶图及功率耗散图,并计算了高温下实验钢的再结晶激活能.在变形温度为850～1100℃,变形速率为0.004～10 s 1变形条件下,变形温度越高和变形速率越低,动态再结晶越容易发生.稀土加入会产生固溶强化,稀土元素与碳原子发生交互作用,且在晶界处或晶界附近偏聚,使变形抗力与峰值应变均增大,再结晶激活能由354.6 kJ.mol 1提高到397.2 kJ.mol 1.另外,稀土会显著推迟再结晶发生时间,扩大再结晶的时间间隔,推迟再结晶动力学过程.     

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。     

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.     

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.     

Al-6Mg-0.4Mn-0.2Sc铝合金的高温变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500热/力模拟试验机进行压缩实验,研究Al-6Mg-0.4Mn-0.2Sc铝合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.001～10 s-1范围内的变形行为.计算应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建合金高温塑性变形的本构关系.根据材料动态模型,计算并分析合金的加工图.研究结果表明:热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦本构关系式来描述,平均激活能为158.92 kJ/mol,大于其自扩散激活能.根据加工图确定了热变形的流变失稳区,并且获得了热变形过程的最佳工艺参数,其热加工温度为430～480℃,应变速率为5～10s-1,温加工温度为320-400℃、应变速率为0.01～0.001 s-1.     

TWIP钢高温变形行为的研究

通过单道次压缩试验,对Fe-Mn-C系孪生诱导塑性钢(TWIP钢),在800~1 000℃,应变速率0.01~10.0 s-1条件下的热变形行为及组织演变规律进行了研究.实验结果表明,升高温度和降低应变速率均可促进奥氏体发生动态再结晶.根据实验所得流变应力曲线,由热变形方程计算得到了TWIP钢热变形激活能Q=421.37 kJ/mol.并在此基础上得到了TWIP钢高温变形的热加工方程.采用Z参数预测了动态再结晶的临界条件,当Z≤9.94×1018时TWIP钢易发生动态再结晶,具有较好的热加工性能.     

粉末冶金AZ91镁合金的高温压缩流变应力行为

采用Gleeble-1500热模拟机,对快速凝固粉末冶金AZ91镁合金在应变速率为0.001～1 s-1,变形温度为250～400 ℃条件下的流变应力行为进行了研究.结果表明:快速凝固粉末冶金AZ91镁合金热压缩变形的流变应力受到变形温度和应变速率的强烈影响.流变应力主要呈现幂指数关系.其热变形应力指数n为8.7,热变形激活能Q为132.6 kJ/mol.     

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.     

Mg-5.3Zn-0.8Zr镁合金高温变形行为的热模拟研究

采用Gieeble-1500热模拟试验机进行压缩实验,研究Mg-5.3Zn-0.8Zr镁合金在变形温度为473～723 K、应变速率为0.01～1.00s-1的变形行为.分析合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,计算高N(573～723 K)下合金变形时的应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建该合金高温塑性变形的本构关系.研究结果表明:在实验变形条件范围内,合金的真应力-真应变曲线为动态再结晶型;在573～723 K,应力指数随着变形温度升高而增加,而且增加的幅度逐渐增大,变形激活能随着变形温度和应变速率的改变而发生变化.     

9Cr18不锈钢热变形行为研究

采用Gleeble-1500型热模拟试验机对9Cr18马氏体不锈钢在850～1 150℃、应变速率为0.01～10s-1变形条件下的热压缩变形行为进行研究。根据真应力-应变曲线,分析变形温度和应变速率对9Cr18不锈钢变形抗力的影响,计算其形变激活能,并建立9Cr18不锈钢的变形抗力模型和热变形流变应力方程。结果表明,应变速率一定时,9Cr18动态再结晶临界变形量εc随温度的升高而降低,高的形变温度和低的应变速率有利于动态再结晶的发生;9Cr18不锈钢形变激活能为461.7kJ/mol;所建变形抗力模型的拟合性良好,数据稳定性好。     

AZ31镁合金的热变形加工图及其应用

为了确定AZ31镁合金轧制工艺参数,利用Gleeble--3500热模拟试验机进行热压缩试验以测试其热变形行为,并根据动态材料模型理论得到其热加工图.当变形温度为380～400℃、应变速率为3～12 s-1时,功率耗散效率大于30%,属于动态再结晶峰区;在该区域进行异步轧制变形退火处理后得到平均晶粒直径为2.3μm的细晶组织,抗拉强度为322.7MPa,延伸率为19.6%.当应变速率大于15 s-1时,属于流变失稳区,250～300℃低温加工时合金的塑性显著降低,350～400℃高温加工时合金出现混晶组织.     

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.

     

50Mn18Cr4V无磁钢的热变形行为

通过高温压缩热模拟实验,研究了50Mn18Cr4V高锰无磁钢在变形温度为900~1100℃、应变速率为01~10s-1条件下的热变形行为.结果表明,VC第二相的应变诱导析出对50Mn18Cr4V的热变形行为产生重要影响.当变形温度为900~1000℃,应变速率为5s-1时,VC第二相不能充分析出,与应变速率为1s-1相比,对动态再结晶的阻碍作用减弱.应尽量使实验钢在高温段完成热加工,并适当提高应变速率.随着变形温度降低到950℃以下,材料的塑性变差,若以较低的应变速率变形,容易造成晶界开裂;应变速率过高,容易造成流变失稳,因此,以5s-1的应变速率变形,较为适宜.确定了50Mn18Cr4V无磁钢的再结晶激活能为7769kJ/mol.通过实验数据回归,建立了实验钢的高温变形抗力模型.     

高纯Cr17铁素体不锈钢的热变形行为

采用MMS200热/力模拟机及Thermo-Calc热力学计算方法,研究了高纯Cr17铁素体不锈钢在变形温度为600～1 100℃、应变速率为1～10 s-1条件下的热变形规律.结果表明,在热变形过程中,高纯Cr17铁素体不锈钢的组织均以铁素体为主,不存在γ/α相变且仅仅发生较快的动态回复软化;高纯Cr17铁素体不锈钢热的变形激活能为384.985 kJ/mol.在此基础上,确定了Z参数,并得到了高纯Cr17铁素体不锈钢的峰值应力σp与Z参数间的关系.     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热加工图及其组织演变

采用热模拟试验机对Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金进行等温压缩试验,获得变形温度为750~900℃和应变速率为0.001~1 s 1时的真应力真应变曲线,并运用修正后的试验数据建立真应变为0.7的热加工图。通过显微组织观察,分析合金的变形机理,确定热变形失稳区。研究结果表明:Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金加工温度范围较宽,当加工温度低于800℃且变形速率大于0.1 s 1时易发生绝热剪切,造成流变失稳;随着变形温度升高,功率耗散因子η有增大趋势,合金的流动软化机制由动态回复逐渐变为动态再结晶,显微组织也随之细化、均匀。     

一种铸态含氮M2高速钢的热变形行为研究

采用热力模拟试验机Gleeble-3500对一种铸态含氮M2高速钢在0.01~1.0s-1及1000~1100℃条件下进行热压缩变形,获得了铸态含氮M2高速钢的流变曲线并分析了变形后的显微组织特性。实验结果表明,铸态含氮M2高速钢热变形过程中的能量消耗效率随应变速率的升高而降低,流变失稳区随应变量的增加向低应变速率和低温区域转变,热变形激活能为588.733kJ/mol,同时得到了其热变形方程和热加工图,获得热加工最佳工艺窗口为0.01~1.0 s-1和1 050~1 100℃。     

800H合金热变形行为研究

通过高温单道次压缩实验,研究800H合金在变形温度850～1 050℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为和微观组织变化.根据单道次压缩实验数据,绘制了不同变形条件下的800H合金真应力-真应变曲线,通过非线性回归建立了流变应力数学模型;通过线性回归建立了不同温度区间内热变形本构方程.分析了热变形条件对合金微观组织的影响,结果表明:动态再结晶更有可能发生在低应变速率和高变形温度的变形条件下;当变形温度低于950℃时,沿晶界析出的Cr23C6粒子对动态再结晶的发生有一定的抑制作用.     

TC4钛合金加工图及其在板材轧制工艺分析中的应用

TC4钛合金在航空航天工业中有着广泛的应用,热塑性加工中的微观组织演变对其使用性能具有重要的影响。该文通过热-力实验分析,得到TC4合金的加工图,并将加工图信息集成在有限元分析中,对板材轧制工艺进行分析。对TC4钛合金进行等温单向压缩实验获得了材料的流动应力,变形温度为800～1 050℃,应变速率为0.01～20s-1。采用动态材料模型(dynamic material model,DMM)绘制出TC4钛合金的加工图,并通过对压缩的微观组织检查分析验证了加工图的有效性。由加工图可知,在1 000～1 050℃应变速率0.01s-1的区域稳定性最好,为超塑性成形区域,在800～900℃应变速率0.1～20s-1的条件不利于塑性加工,应当避免在此区域加工。通过二次开发,将加工图的信息作为有限元程序DEFORM-2D的后处理变量在成形件中显示,从而直观地显示板材轧制变形不同位置的成形性能。在TC4轧制过程中,板坯基本处于功率耗散效率较高的安全区,有利于材料塑性成形。