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.     

双相不锈钢热变形行为研究

采用高温压缩实验方法研究了两种不同氮含量双相不锈钢00Cr22Ni5Mo3N和00Cr22Ni1Mo0.7N在1 000~1 200℃温度范围内、应变速率为0.01~30 s-1条件下的热变形行为.根据实验数据构建了两种双相不锈钢的热变形方程,两种双相不锈钢的形变激活能分别为534 kJ/mol和482 kJ/mol.通过对微观组织的观察和分析,确定了较高温度且较低应变速率区域为优化的热加工区域.在该优化的热加工区域进行变形时,奥氏体和铁素体发生充分的动态再结晶和动态回复;而在较低温度、较高应变速率区域进行变形时,微观组织呈现强烈的局部流变,甚至可以观察到裂纹.     

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.     

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.     

纯镍N6平面热压缩变形行为及加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机对纯镍N6在变形温度800~1100℃,应变速率5~40 s-1,应变量70%条件下进行了高温塑性变形压缩试验,分析纯镍N6高温高应变速率热变形行为,得到了材料在不同变形参数条件下的组织变化规律及流变应力变化曲线,利用动态材料模型绘制出了纯镍N6在不同应变条件下的热加工图。通过对组织及热加工图的分析研究,得出变形温度为1000~1100℃,应变速率为5~7 s-1或20~40 s-1以及变形温度为800~900℃,应变速率为5~10 s-1为纯镍N6材料高温高应变速率热变形的两个合理变形参数区间,在参数区间内N6组织均匀;而流变失稳区变形参数条件下得到的组织比较紊乱,晶粒大小不一。纯镍N6热变形后的晶粒尺寸随变形温度升高及应变速率减小而增大。     

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。     

基于Hansel-Spittel模型的45Cr4NiMoV合金热变形行为

为了准确描述45Cr4Ni Mo V的高温流动特性,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对45Cr4Ni Mo V进行了等温压缩试验,研究45Cr4Ni Mo V在变形温度为750~1 200℃、应变速率为0.002~5 s-1条件下的流变特性。基于Hansel-Spittel模型,建立其热变形方程,通过相关系数r对所建方程的准确性进行了分析。分析结果表明:该方程可以准确预测45Cr4Ni Mo V合金的热变形行为。     

井口头锻件用AISI 4140钢高温热压缩变形行为研究

利用Gleeble-3500热力模拟试验机,在温度850～1 200℃、应变速率为0.1～10 s-1,真应变约为0.9的条件下,研究了井口头锻件用AISI 4140钢的热压缩变形行为.采用双曲正弦模型建立了该材料的高温变形本构方程并绘制了热加工图.结果表明:在热压缩过程中,变形温度升高,峰值应力随之减小;而应变速率增...     

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.     

粗大柱状晶纯镍热变形流变应力行为及加工图

采用Gleeble-3500热模拟机,在变形温度为950~1 150℃、应变速率为0.001~10s-1的条件下,研究了粗大柱状晶粒纯镍的热变形行为和加工图.结果表明:热压缩过程中流变应力随应变速率增大而增大,随变形温度降低而增大.流变应力与应变速率、变形温度之间的关系用Zener-Hollomon参数来描述,热变形激活能为312.4kJ/mol.基于动态材料模型(DMM)热加工图及结合合金相显微组织分析,得到纯镍较优的热加工参数:变形温度为1 060~1 120℃,应变速率为0.03~0.20s-1的蛋形区域.     

AZ310.5Sr1.5Y热变形行为分析

采用Gleeble-1500D型热模拟试验机,在变形温度为250~450 ℃,应变速率为0.01~1 s-1,最大应变量为0.85的条件下,对AZ31-0.5Sr-1.5Y进行单向热压缩实验。对材料的热变形行为和热加工性能进行了研究,建立了合金热变形过程中的本构方程和热加工图,并结合金相显微组织观察对加工图进行了分析。结果表明：AZ31-0.5Sr-1.5Y在热变形过程中的稳态流变应力可用双曲正弦函数关系式进行描述,其应变激活能为186.83 kJ/mol,热加工图分析表明,在本实验条件下,当真应变为0.6时,材料存在着非稳态流变区,其温度为250 ~300 ℃,应变速率为0.3~1 s -1,材料的最佳热加工工艺参数为：温度300~400 ℃,变形速率0.01 ~1 s -1。     

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.     

BFe30-1-1合金热变形行为及热加工图

对BFe30-1-1合金在变形温度为750~1000℃,应变速率为0.01~10s—1的条件下使用Gleeble-1500D热模拟机进行高温热压缩试验,研究其热加工行为.获得了该合金在高温下的真应力-真应变曲线,并分析了其流变应力的变化规律.构建了BFe30-1-1合金的热变形方程,基于动态材料模型绘制其热加工图,并结合热压缩后的合金微观组织分析热加工图.结果表明:变形条件对加工图有明显影响,在较低的应变速率和较高的温度条件下,能量耗散效率较大.在应变量分别为0.2、0.4、0.6、0.8的热加工图基础上,分析合金在不同变形条件下的动态再结晶组织特性及流变失稳显微组织,最终得到该合金最佳热加工温度为830~950℃,应变速率为0.01~0.05s—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.     

含稀土的23Cr型双相不锈钢的高温变形行为

利用Gleeble-3500热力模拟试验机在950~1200℃,应变速率为0.1~10s-1条件下进行了含稀土的23Cr型双相不锈钢的热压缩变形,获得了流变曲线,建立了热变形方程,分析了变形组织。结果表明:在流变曲线上既存在峰值应力也有稳态应力;在高温低应变速率条件下,峰值应变减小。上述变形条件下,试验钢的热变形激活能Q=436kJ/mol,表观应力指数n=3.91,热变形方程为:ε=2.41×1016[sinh(0.012σs)]3.91exp (-436000/RT)。奥氏体的动态再结晶在试验钢的动态软化机制中起主导作用且随着温度的升高和应变速率的降低越来越充分;而大应变下,铁素体的软化主要表现为较充分的动态回复。稀土元素影响了热变形时两相中Mo元素的再分配是稀土改善双相不锈钢高温塑性的重要原因之一。稀土使Mo在铁素体中浓度较低温度下降低,高温下升高;而奥氏体相中,使得Mo浓度在较低温度下升高而高温下降低。     

Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的热变形行为及模锻工艺的有限元模拟

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行大变形等温压缩试验,研究Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的高温热变形行为和显微组织,分析材料流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立热变形过程的本构方程和热加工图.该材料的流变应力随着温度的升高而下降,随应变速率的增加而增加;用双曲正弦函数式可描述其在热变形过程中的流变应力,热变形活化能为487.21kJ·mol-1;热加工图显示的适宜加工区间为温度1000～1100℃,应变速率0.1 ～1s-1.在热模拟试验基础上进行该钢种锻造工艺的有限元模拟,并结合热加工图分析初锻温度和加工道次对于锻件温度和应变速率的影响,得出适宜的模锻工艺参数为初锻温度1000～1100℃,锻造道次15次.     

Al-1.03Mg-1.00Si-0.04Cu铝合金热压缩变形及其加工图

采用Gleeble-1500热压缩模拟试验机在变形温度310～510℃、应变速率0.001～10 s-1的条件下对Al-1.03Mg-1.00Si-0.04Cu铝合金进行热压缩实验,研究该合金热变形行为及热加工特征,建立该合金热变形时的本构方程和加工图.研究结果表明:Al-1.03Mg-1.00Si-0.04Cu铝合金热变形过程中,随着应变速率的增加和变形温度的降低,流变应力上升,合金流变应力达到峰值后曲线呈现稳态流变特征;合金变形激活能Q平均值为170.878kJ/mol,高温变形行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述;根据动态材料模型建立合金的加工图,在320～400℃和0.001～0.005 s-1范围内变形时加工图上出现一个动态回复的峰区,峰值效率为27％;Al-1.03Mg-1.00Si-0.04Cu铝合金高温变形时,Mg2Si相的析出有效阻碍了位错运动,合金峰区下变形激活能大于多晶纯铝的激活能.     

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金加工图的构建及失稳分析

由含Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金在不同变形条件下进行热压缩得到的真应力-真应变曲线,计算合金的热变形本构方程.基于动态材料模型构建合金的加工图,并分析功率耗散系数的变化和失稳区的范围.研究结果表明:该合金在热变形时存在2个失稳区,即低温失稳区(温度300～360℃、应变速率0.05～1 s-1)和高温失稳区(温度400～460℃、应变速率0.005～1 s-1);在温度440～460℃,应变速率小于0.002 s-1的区域,最大功率耗散系数为0.52,该区域内的变形软化机制为动态再结晶.     

Fe-18Mn-10Al-0.6C的热变形行为

热变形行为的研究对材料动态再结晶发生的判断以及热加工工艺参数的制定具有很重要的理论参考价值。对Fe-Mn-Al-C钢进行单道次压缩变形实验,利用Gleeble-3500热模拟试验机完成,变形温度为1 123~1 373 K,应变速率为0.01,0.1,1,10 s-1,测定真应力-真应变曲线,结合变形组织分析不同变形条件对动态再结晶的影响,建立热变形本构方程。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进行;实验用钢的热变形激活能和表观应力指数分别为343.351 k J/mol和4.683,本构方程为ε=3.926 2×10~(13)[sinh(0.006σ)]~(4.6830)exp(-343.35/8.314T)     

Zener-Hollomon参数对Cr4Mo4Ni4V高合金钢热变形行为的影响

依据热模拟压缩实验结果,研究Cr4Mo4Ni4V高合金钢在变形温度为950～1100℃、应变速率为0.001～1 s-1条件下的热变形行为.基于Zener-Hollomon参数(Z参数)建立Arrhenius本构方程,并表征不同应变条件下材料常数(α,n,Q和lnA)的变化规律,证实所建立的本构模型具有较高的预测精度....