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.     

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.     

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％。     

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。     

火车用C级钢的高温流动应力

C级钢因其优越的机械性能而广泛应用于火车车轮、车钩等重要零部件上。该材料零部件通常经热锻成形,因此对该材料在高温下的流动应力进行研究具有重要意义。该文采用Gleeble热力学模拟机对C级钢在温度为1 050～1 250℃、应变速率为0.01～10 s-1条件下的流动应力进行测试,获得C级钢的流动应力数据以及C级钢在不同热变形条件下的峰值及稳态流动应力。实验结果预测了C级钢存在动态再结晶现象,得到了变形温度、应变速率和变形程度对C级钢流变应力的影响规律。基于Sellers-Tegart方程拟合本构参数,包括应力水平参数、应力指数、变形激活能和结构因子,建立了C级钢的本构关系式,可作为C级钢零部件热成形加工工艺选择和参数确定的依据,同时也可作为C级钢零部件锻造工艺数值模拟的基础数据。     

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.     

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.     

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。     

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.
     

ZK60镁合金高温流变本构模型

在变形温度为523～673 K、应变速率为0.001～1 s-1的条件下,采用Gleeble-1500热模拟试验机对ZK60镁合金的热压缩变形行为进行研究。通过引入应变对ZK60镁合金流变应力本构方程进行改进。研究结果表明:ZK60镁合金流变应力随着变形温度升高和应变速率降低而减小。其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段,但在温度较高和应变速率较低时,过渡阶段不明显;采用改进后的本构方程预测的流变应力曲线与实验所得曲线较吻合。     

6.5wt%Si高硅钢冷轧薄板制备工艺、结构和性能

Fe-6.5wt.%Si合金是一种具有高磁导率,低矫顽力和低铁损等优异软磁性能的合金。但是,其室温脆性和低的热加工性能严重影响了在工业领域的应用。本实验室利用热轧、温轧、冷轧和适当的热处理相结合的方法成功轧制了厚0.05mm的Fe-6.5wt.%Si合金薄板。所获得的冷轧薄板板型良好,表面平整厚度均匀,光洁度好,在室温下具有拉伸塑性,拉伸强度为1048MPa、延伸率为1.4%。在高温退火后获得无取向高硅钢薄板。退火后,薄板的硬度下降、弹性模量升高。本文主要研究了Fe-6.5wt.%Si合金脆性本质、加工工艺、显微组织变化及其与磁性能的关系。     

Hot compression deformation behavior of AISI 321 austenitic stainless steel

The hot compression behavior of AISI 321 austenitic stainless steel was studied at the temperatures of 950–1100℃ and the strain rates of 0.01–1 s?1 using a Baehr DIL-805 deformation dilatometer. The hot deformation equations and the relationship between hot deformation parameters were obtained. It is found that strain rate and deformation temperature significantly influence the flow stress behavior of the steel. The work hardening rate and the peak value of flow stress increase with the decrease of deformation temperature and the increase of strain rate. In addition, the activation energy of deformation (Q) is calculated as 433.343 kJ/mol. The microstructural evolution during deformation indicates that, at the temperature of 950℃ and the strain rate of 0.01 s?1, small circle-like precipitates form along grain boundaries; but at the temperatures above 950℃, the dissolution of such precipitates occurs. Energy-dispersive X-ray analyses indicate that the precipitates are complex carbides of Cr, Fe, Mn, Ni, and Ti.     

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.     

6005A与6082铝合金热变形流变行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机对6005A和6082铝合金进行高温等温压缩试验,研究了在变形温度为450-550℃和应变速率为0．005-10s^-1条件下两种铝合金的热变形流变行为．6005A铝合金在低应变速率条件下,不同变形温度时的流变曲线均呈现波浪形特征,随着应变速率的增加,硬化和软化接近平衡,表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下,硬化过程占据主导地位,回复和硬化过程的竞争使流变曲线呈现波浪形上升的趋势．6082铝合金在低应变速率情况下,不同变形温度时的流变曲线未出现周期性波动;在中等应变速率条件下也表现为稳态流变特征;在高应变速率条件下出现波浪形特征．两种铝合金均为正应变速率敏感材料,其热变形是受热激活控制．最后给出了铝合金热变形条件下流变应力、应变速率和变形温度三者之间的关系式．     

Effect of high temperature and high strain rate on the dynamic mechanical properties of Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP steel

The dynamic mechanical properties of Fe-30Mn-3Si-4Al twinning induced plasticity (TWIP) steel were studied by the split-Hopkinson pressure bar (SHPB) at temperatures of 298–1073 K and strain rates of 700, 2500, and 5000 s?1. The TWIP steel indicates strain rate hardening effect between 700 and 2500 s?1, but it shows strain rate softening effect between 2500 and 5000 s?1. In addition, the strain rate softening effect enhances with an increase in deformation temperature. After deformation, the microstructures were studied by optical microscopy (OM). It is shown that the deformation bands become more convergence, a part of which become interwoven with an increase in strain rate, and the dynamic recovery and recrystallization are enhanced with an increase in both temperature and strain rate.     

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。     

20Mn2SiV非调质钢热变形流变应力模型

利用MMS-300热模拟试验机,对20Mn2SiV非调质钢在变形温度为900~1 100℃及应变速率为0.01~10s-1条件下的流变应力进行了研究,讨论了Z参数与动态再结晶之间的关系,并建立了该钢的热变形流变应力模型.结果表明:采用Z参数可以判断动态再结晶发生与否,当lnZ≤32.76时,20Mn2SiV非调质钢发生动态再结晶;根据动态再结晶发生与否以及应变是否达到动态再结晶临界应变值,分别建立了不同情况下的流变应力模型,模型拟合效果良好.     

Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢动态变形行为及其本构模型

基于准静态和动态拉伸实验，建立Fe-11Mn-4Al-0.2C中锰钢在2×10^-3~200s^-1应变速率下变形行为的Johnson-Cook(J-C)本构模型.结果表明，应变速率对弹性变形阶段无影响.在塑性变形初期，实验钢强度随应变速率增加而增加，在塑性变形中后期，实验钢强度随应变速率增加而减少.实验钢应变速率敏感性(SRS)指数m随着应变的增加，由0.013逐渐转变为-0.018.基于实验数据建立J-C本构模型，拟合效果不佳，存在5.1%的相对误差;通过改变应变速率强化系数，提出修正J-C模型，模型具有更好的拟合效果，表现出更小的相对误差，约为1.6%.     

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.