高强钢300M静态再结晶动力学研究

为研究高强钢300M静态再结晶行为,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对300M钢进行单/双道次热压缩试验.通过双道次热压缩试验分析了变形温度、应变速率、变形量和初始晶粒尺寸对静态再结晶体积分数的影响.变形温度越高,应变速率越大,变形量越大,初始晶粒尺寸越小,则静态再结晶体积分数越大.其中变形温度、变形量和应变速率对静态再结晶体积分数影响较大,初始晶粒尺寸的影响相比较小.基于双道次热压缩试验结果建立了300M钢的静态再结晶体积分数模型,基于单道次热压缩试验结果建立了300M钢完全静态再结晶晶粒尺寸模型,并验证了静态再结晶体积分数模型的正确性.     

曲轴用非调质钢C38N2的静态再结晶行为

通过热模拟实验、光学金相及透射电镜分析观察,研究了奥氏体化条件、变形温度、变形速率、变形量以及道次间隔时间对曲轴用非调质钢C38N2轧制道次间的静态再结晶体积分数和残余应变率的影响规律.实验结果表明:随着变形温度的升高、变形速率的增大、变形量的增大或道次间间隔时间的增长,静态再结晶的体积分数逐渐升高,道次的残余应变率逐渐降低;原始奥氏体晶粒尺寸增大,静态再结晶体积分数降低,但变化不大;在1250℃以下,随着奥氏体化温度的升高,静态再结晶体积分数降低不明显,但在1250℃以上,奥氏体化温度的升高明显降低了静态再结晶体积分数.通过线性拟合以及最小二乘法,得到静态再结晶体积分数与不同变形工艺参数之间关系的数学模型;对已有残余应变率数学模型进行修正,得到含有应变速率项的残余应变率数学模型,拟合度较好.     

Ti微合金化汽车大梁钢510L动态再结晶行为

采用单道次压缩实验和阶梯试样热轧-淬火实验研究了低成本的Ti微合金化汽车大梁钢510L的动态再结晶行为.结果表明,应变速率为0.1s^-1时,变形温度为850~1050℃时均发生动态再结晶,应变速率为0.2s^-1时,只有在变形温度高于950℃时发生动态再结晶.变形温度的升高和变形量的增大会逐渐细化奥氏体晶粒,并使再结晶体积分数趋于增大.回归得到实验钢的动态再结晶激活能仅为211.43kJ/mol,说明Ti的添加几乎没有抑制高温奥氏体的动态再结晶,并建立了动态再结晶临界应变模型和动力学模型.     

AZ31镁合金无缝管挤压动态再结晶数值模拟研究

通过热压缩实验得出温度在300~450℃,应变率为0.01~1 s-1时的应力-应变曲线,建立了AZ31镁合金的动态再结晶模型。该模型用于AZ31镁合金无缝管挤压过程中动态再结晶过程的数值模拟,并通过金相观察得以实验验证。结果表明,在挤压速度确定的情况下,挤压温度对动态再结晶分数的影响最为明显。随着挤压温度的升高,动态再结晶体积分数明显增大。预测的动态再结晶体积分数与实验结果吻合。     

Ti-15-3合金再结晶组织的预测

通过热模拟压缩试验和定量金相法研究了热变形参数对Ti-15-3合金固溶处理过程中再结晶组织的影响规律。随着变形温度的降低、变形程度和变形速率的增大,再结晶晶粒尺寸减小,再结晶体积分数增大。采用人工神经网络的方法建立了再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数的预测模型。预测结果与实测结果吻合较好,表明该方法对Ti-15-3合金热变形固溶处理后的再结晶组织具有良好的预测能力。这对于制定其合理的热加工工艺、保证产品质量具有重要意义。     

304L钢热变形过程的力学行为及再结晶组织演变的研究

将304L钢在Gleebl-1500热模拟机上进行压缩试验,热变形温度分别为950℃,1000,1 050,1 100,1 150℃;变形速率为0.005,0.05s-1。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察试样微观组织和位错组态。研究表明,304L不锈钢高温应力-应变曲线表现为典型的动态再结晶特征;随着变形温度的升高及应变速率的减小,动态再结晶百分数增大。动态再结晶优先在原始奥氏体晶界上形成。304L不锈钢变形后的位错形态和位错密度与变形温度、应变速率以及应变量有关,是加工硬化和再结晶综合作用的结果。     

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。     

Ti-7333合金β锻动态再结晶行为

 利用Gleeble3800热模拟试验机研究了在温度870～970℃和应变速率0.001～10s^-1范围内,近β钛合金Ti-7333 β锻热变形的组织演化规律及动态再结晶行为.实验结果表明,Ti-7333钛合金在温度较高、应变速率较低的情况下变形时,表现出典型的动态再结晶行为,动态再结晶晶粒尺寸和再结晶体积分数均随变形温度升高和变形速率降低而增大,而应变速率对再结晶晶粒尺寸的影响较显著.在变形速率较高(>0.1s^-1)且变形温度较低(<870℃)时,晶粒严重变形拉长,但动态再结晶将很难发生.因子Z决定着动态再结晶晶粒尺寸,二者之间为幂指数关系.通过回归分析方法得出动态再结晶晶粒尺寸的数学表达式为：lnD_r=8.50949-0.31411lnZ.采用该表达式可以对一定变形条件的动态再结晶晶粒尺寸进行精确预测,从而为Ti-7333钛合金热变形条件下的组织控制提供可靠依据.不适当的热变形工艺会造成组织粗大或者不均匀,进而使材料性能恶化.因此,应该从材料组织均匀性和晶粒细化角度选择最佳的热变形参数.     

Q345B钢动态再结晶动力学模型研究

在Gleeble 1500热模拟机上进行Q345B钢单道次压缩变形实验,得到其真应力-真应变曲线,结合加工硬化率曲线,确定了Q345B钢动态再结晶临界应变εC、峰值应变εP和稳态应变εS。根据实验结果得到Zener-Hollomon方程和动态再结晶状态图,利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程法得到再结晶体积分数实际值,采用3种不同的再结晶体积分数预报模型对实验数据进行回归,并对再结晶体积分数实测值和预报值进行对比。结果表明,Epsilon-S/Epsilon-C模型精度最高,Epsilon-S模型精度次之,Epsilon-P模型精度最差。     

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。     

Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢热变形过程的动态再结晶动力学及影响因素

采用Thermorestor-W热模拟试验机,对Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢进行热压缩试验,研究其在变形温度950～1 200℃,应变速率0.01～2.5s-1条件下的动态再结晶行为.当变形温度高于1 000℃后,Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的变形以动态再结晶为主,且随温度升高,峰值应力对应的应变减小.利用应变硬化率-应力曲线确定的材料动态再结晶临界应力σc、峰值应力σp、饱和应力σss(e)和稳态应力σs的数值,回归得到临界动态再结晶应变εc与Zener-Hollomon参数的关系,并确定临界应力与峰值应力的关系.通过建立Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的热变形动态再结晶Avrami模型,分析应变速率和变形温度对Avrami曲线的影响,表明应变速率比温度对Cr15Mn9Cu2Ni1N不锈钢的动态再结晶Avrami曲线的影响更加显著.     

Ce元素对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金组织与热变形行为的影响

采用Gleeble-1500D热模拟机,对Mg-5.5Gd-4.5Y- 1Nd-xCe-1Zr(x=0和0.2％,质量分数)合金进行热压缩变形实验(实验温度为375～525℃,应变速率为0.01、0.1和1 s-1,最大变形量为50％),并对合金的塑性变形行为以及变形后的组织进行研究.研究结果表明:合金在变形温度为375℃、应变速率为0.01 s-1条件下开始发生动态再结晶;随着变形温度的升高或应变速率的降低,再结晶体积分数逐渐增加,再结晶晶粒粒径逐渐变大;添加Ce元素可提高再结晶体积分数,减小再结晶晶粒粒径;固溶过程中出现的“椭球状”Mg12Ce粒子对再结晶有粒子激发形核(PSN)作用;这2种合金在375～525℃下的变形表观激活能分别为191和212 kJ/mol.     

核电用奥氏体不锈钢的动态再结晶行为

利用 Gleeble-1500D 热模拟试验机对316LN 奥氏体不锈钢进行单道次热压缩试验,分别设置变形温度为900~1200℃、应变速率为0. 001~10 s-1、真应变为0. 1~0. 9及试样的初始晶粒度为122~297μm之间,以研究热变形条件及初始晶粒度对316LN钢动态再结晶行为的影响. 对试验数据进行处理,得到临界应变与峰值应变以及临界应力与峰值应力的比值分别为0. 38和0. 89,建立了动态再结晶动力学方程和晶粒尺寸演变方程. 对建立的动态再结晶模型进行修正,将修正后的模型嵌入DEFORM-3D有限元模拟软件中进行计算,发现修正模型的模拟值和试验值符合较好,证明修正模型的准确性.     

37Mn5钢高温变形抗力模型及动态再结晶动力学模型研究

通过Gleeble热模拟试验获得不同变形条件下37Mn5钢的应力应变试验数据,采用不同模型对试验数据进行回归,找到适合37Mn5钢高温变形时的变形抗力模型.同时,通过计算得到了该钢的动态再结晶动力学方程和动态再结晶体积分数表达式.将以上模型的计算值与实测值进行比较,结果表明,计算值与实测值非常接近.     

40CrNiMo钢的热变形组织变化

利用G leeble 1500热/力学模拟实验机,对40CrN iMo钢进行双道次热模拟单向压缩试验。变形温度分别为710℃、760℃、950℃,变形速率为0.5~30 s-1,变形量为0.05~0.4,道次间停留时间为1~100 s。分析了钢热变形组织特征,结果表明钢在950℃温度变形过程中发生奥氏体动态再结晶,在760℃温度变形过程中,应变奥氏体诱发铁素体析出,而在710℃温度变形过程中,应变奥氏体加速了铁素体析出。     

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。     

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.     

FGH96合金双道次热变形及其热加工图

采用 Gleeble-1500热模拟试验机对 FGH96合金进行双道次真应变量为0.6+0.6和0.3+0.9的等温间断热压缩试验,研究了变形温度为1050~1125℃、变形速率为0.001~0.1 s -1时合金的热变形行为和组织演变.热变形过程中合金发生了再结晶,第一道次较小的真应变量减轻了合金的开裂.当第一道次真应变量小时,随着温度和变形速率的上升,合金道次间再结晶软化率增加.不同应变量以及不同道次真应变量均对合金热加工图产生明显影响.在相同变形条件下,当能量耗散率随应变量的增加而下降时,合金中组织由细晶向粗晶转变,反之则由粗晶向细晶转变;当能量耗散率不随应变量的变化而变化时,能量耗散率低于20%的合金中出现大量的不完全再结晶组织,能量耗散率高于35%的合金中出现细小完全再结晶组织.     

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     

钢帘线钢B72LX、B82LX动态再结晶规律研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机上对B72LX、B82LX钢进行变形温度为850℃~1050℃应变速率为0.1~10 1/s的压缩变形试验,研究了这两个钢种的再结晶规律。并通过回归分析得出峰值应力σm、应变εp、动态再结晶临界应变cε与温度补偿因子Z的关系式,从而获得动态再结晶产生的条件及动态再结晶激活能。