退火态42CrMo钢的热变形行为

为了研究退火态42CrMo钢的热变形行为，利用Gleeble3800热模拟试验机进行了单道次热压缩实验，获得了变形温度930～1230℃、应变速率0.001～1 s^-1条件下的高温流变应力曲线。分别应用Arrhenius方程和Yada模型构建了42CrMo钢的高温本构模型和动态再结晶动力学模型，并基于动态材料模型应用不同变形条件下的峰值应力构建了其热加工图。结果表明，在大部分变形条件下，高温流变应力曲线呈典型动态再结晶特征，由于动态再结晶的作用，流变应力随变形温度的升高或应变速率的降低而减小。基于峰值应力构建的42CrMo钢高温本构模型和动态再结晶模型可以用于预测不同变形条件下的流变应力和微观组织演变。此外，根据42CrMo钢的热加工图，最佳热加工工艺参数范围为1100～1230℃、0.01～1 s^-1。     

耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机，研究了耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.01～1 s^-1、变形量为0.5条件下的热压缩变形行为和微观组织演化规律。基于真应力-真应变曲线分析不同变形温度和应变速率对试验钢热变形行为的影响，采用Arrhenius双曲正弦方程构建耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的流变应力本构模型，并结合动态材料模型(DMM)绘制了热加工图。结果表明，流变峰值应力随变形温度升高或应变速率下降而降低，在应变速率为0.1 s^-1时，变形温度达到1000℃后开始出现再结晶，且随变形温度升高再结晶晶粒越大；在不同温度下组织中均发现有δ铁素体，其含量随温度升高而增加。结合热加工图和微观组织分析，确定了耐热钢2Cr12Ni4Mo3VNbN的最佳热加工区域为1068～1172℃, 0.08～0.12 s^-1。     

基于动态材料模型的Cr8钢的热加工图

采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8钢进行了高温压缩试验,研究了Cr8钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0. 005～5 s~(-1)条件下的热变形行为。基于试验得到Cr8钢的真应力-真应变曲线,采用动态材料模型和Ziegler失稳判据建立了Cr8钢的热加工图。结果表明:当应变速率小于1 s~(-1)时,该合金的热变形流变曲线呈现出典型的动态回复型特征;材料的失稳区主要发生在高应变速率的区域,并且随着应变的增加,功率耗散因子增加。根据已建立的热加工图,得到了Cr8钢的最佳加工工艺参数为变形温度1125～1190℃、应变速率0. 005～0. 01 s~(-1)。分析加工图中非失稳区的金相照片,该材料的显微组织发生了动态再结晶,获得的组织晶粒细小且分布均匀;分析加工图中失稳区的金相照片,该材料的显微组织中出现了很多剪切带,验证了该热加工图的正确性。     

06Ni31Cr19Mo2Nb含铌奥氏体不锈钢热变形行为及其热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机对06Ni31Cr19Mo2Nb含铌奥氏体不锈钢进行高温单道次热压缩试验,研究了其在不同变形温度(950～1100℃)和应变速率(0. 01～1 s-1)条件下的热变形行为及组织变化规律,并且根据试验条件下真应力-真应变曲线,推导了该材料的热变形方程和热加工图。研究结果表明:流变峰值应力随温度升高或应变速率降低而降低;变形温度越高,应变速率越低,试验钢发生动态再结晶行为愈发显著。计算出该试验钢的热变形激活能为365. 111 k J·mol-1。基于动态材料模型绘制出不同应变量下的热加工图,其失稳区域和最优热加工区域的分布具有相似性。变形温度在990～1070℃,应变速率0. 0316～0. 1 s-1范围内,材料热加工性能最佳,能量耗散率为43%～45%。     

ML40Cr钢动态再结晶行为的研究

使用Gleeble-1500热模拟试验机,在不同变形条件下进行单道次压缩试验,并通过计算机和绘图仪输出压缩过程的应力-应变曲线。根据该曲线分析了变形温度、变形速度和变形程度对ML40Cr钢动态再结晶行为的影响;并且根据试验得到的应力-应变曲线做出了再结晶图,为研究ML40Cr钢的动态再结晶提供了依据。     

00Cr12Ni11Mo1Ti2高强度不锈钢的热加工图与显微组织分析

为了获得00Cr12Ni11Mo1Ti2高强度不锈钢热加工图，优化其热加工工艺参数，采用Gleeble-3800型热模拟试验机，在变形温度为850～1150℃,应变速率为0.01～10 s^-1的条件下对试验钢进行了热压缩试验，研究了其热变形行为。构建了试验钢在峰值流变应力下的本构方程，并且基于动态材料模型构建了能量耗散图，并分别采用Prasad和Murthy两种失稳判据构建了试验钢的塑性失稳图。结果表明：00Cr12Ni11Mo1Ti2钢在能量耗散率低于0.3的变形区间内同样可以发生动态再结晶，在应变速率为1.0～10 s^-1,变形温度为850～1000℃的区间内，试验钢仅发生了部分动态再结晶且伴有大量的局部变形带产生，与Murthy准则预测的塑性失稳区更加吻合；在变形温度为1050～1150℃,应变速率为0.01～10.0 s^-1的区间内试验钢具有最佳的热加工性能，可获得细小均匀的原奥氏体晶粒组织。     

40Mn钢热变形行为及加工图研究

为研究40Mn钢的热变形行为和动态再结晶特征,在Gleeble-1500D热模拟机上对40Mn钢进行了等温压缩实验,建立了高温流变应力模型和加工图,并采用光学显微镜观察压缩后试样的显微组织。结果表明:40Mn钢高温流变应力可采用包含动态再结晶特征的双曲正弦模型来描述。实验条件下获得的热变形平均变形激活能为300. 48 k J·mol~(-1)。40Mn钢具有动态再结晶软化特征,不同应变下加工图有明显区别。将其加工图分为加工硬化-动态回复阶段和动态再结晶阶段。在加工硬化-动态回复阶段,存在两个加工失稳区,分别位于900℃-1 s~(-1)和1200℃-1 s~(-1)附近,机理分别为绝热剪切带和晶界开裂;在动态再结晶阶段,存在一个加工失稳区,位于低温高应变速率区域,机理为绝热剪切带,存在一个最佳加工区域为温度1050～1150℃,应变速率0. 003～0. 01 s~(-1),其为动态再结晶区域。在850℃-1 s~(-1)条件下,金相图中观察到"项链"组织,验证了加工图的可靠性,可为热加工性能评估和锻造工艺研究提供指导。     

Cr8钢动态再结晶行为及元胞自动机模拟

为了实现对Cr8钢热变形过程中微观组织的预测及控制,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8钢进行了热压缩试验,研究了Cr8钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.005～5 s~(-1)条件下的动态再结晶行为。基于试验数据,通过计算得到了Cr8钢的再结晶热激活能,建立了Cr8钢的动态再结晶元胞自动机模型并采用该模型模拟了Cr8钢动态再结晶过程。结果表明:Cr8钢峰值应力随着变形温度降低、应变速率增大而增加;经过试验验证,所建立的元胞自动机模型模拟的流变应力曲线、微观组织形貌及平均晶粒尺寸均具有较高的精度;Cr8钢动态再结晶百分数随着应变的增加而增加,且变形温度越高,发生动态再结晶的孕育期越短。     

铸态Cr5钢热变形行为及热加工图的研究

以支承辊常用材料铸态Cr5钢为研究对象，在单道次热压缩试验的基础上，对其在不同试验参数下的热变形行为及热加工图进行分析研究。试验中，变形温度为850～1220℃,变形速率为0.01～1 s^-1,真应变为0.7。利用试验数据绘制了铸态Cr5钢的真应力-真应变曲线，得出影响流变应力的因素。并通过拟合曲线计算了各待定材料系数，给出了铸态Cr5钢的流动应力方程。最后，基于真应力-真应变曲线，绘制了0.1～0.6应变范围内的热加工图。结果表明：提高变形温度以及减小应变速率可以降低Cr5钢的流变应力，有助于动态再结晶的发生；而随着应变的增加，失稳区域与功率耗散因子变大。Cr5钢高温下最适宜的加工参数区间为：变形温度为1000～1200℃,应变速率为0.03～0.37 s^-1。     

35%SiCp/Al复合材料的热加工图及变形组织

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对35%SiCp/Al复合材料进行压缩试验,研究其在温度为350～500℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)条件下的高温塑性变形行为。由试验得出的变形过程中的应力-应变曲线,建立了功率耗散效率图和热加工图,确定了热加工的稳定区和失稳区,观察分析了加工图中不同区域的显微组织。结果表明:35%SiCp/Al复合材料的流变应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加,应力-应变曲线变化主要以动态再结晶为特征。最适合热变形加工的条件是变形温度为370～420℃、应变速率为0.15～1 s~(-1)的区域,加工安全区微观组织明显改善,并出现再结晶晶粒。     

基于热加工图的Cu-Ni-Si-P合金的高温热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,通过高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金在应变速率为0.01～5 s-1、变形温度为600～800℃的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。结果表明:在应变温度为750、800℃时,合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力,表现为连续动态再结晶特征。同时从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金高温热压缩变形时的热变形激活能(Q)为485.6 kJ/mol和热变形本构方程。根据动态材料模型计算并分析了该合金的热加工图,利用热加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数,温度为750～800℃,应变速率范围为0.01～0.1 s-1,并利用热加工图分析了该合金不同区域的高温变性特征以及组织变化。     

含铜3.6%抗菌奥氏体不锈钢的热变形行为研究

采用热压缩试验研究了含铜3.6%抗菌奥氏体不锈钢的热变形行为,分析了真应变0.69,温度900～1150℃,应变速率0.01～20 s~(-1)时钢的真应力-应变曲线。通过动力学计算了热变形激活能。依据动态材料模型构建了热加工图,并利用显微镜观察了不同变形下的微观组织。结果表明,计算的热变形激活能Q为376.017 kJ/mol。不同应变下失稳区在热加工图的位置不断变化。在低温、低应变速率区和中温高应变速率下,组织易出现局部流动失稳现象。峰值耗散因子在(1075～1150)℃/0.01 s~(-1)区域内,组织发生动态再结晶,为较优的热加工范围。     

船用曲轴S34MnV钢的物理基参数本构模型及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟机对大型船用曲轴S34MnV钢在变形温度950～1150℃,应变速率0.005～5 s-1,压缩变形量为60%的条件下进行热压缩试验,获得了S34MnV钢的真应力-应变曲线。基于位错-应力关系和动态再结晶动力学,建立了两阶段的物理基参数本构模型来预测船用曲轴S34MnV钢的热变形流动应力,预测结果与试验结果对比表明,相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.986和6.374%,反映了建立的本构模型具有较高的预测精度;通过在Prasad和Murty两种失稳判据下建立的热加工图对比以及微观组织观察,建议S34MnV钢最佳热加工窗口为:应变速率0.03～0.562 s-1,变形温度为995～1150℃,在此工艺参数下S34MnV钢具有良好的热加工性能。     

基于摩擦-温度双修正的Maraging250钢热变形行为及热加工图

采用Gleeble-3800热模拟试验机,通过热压缩试验研究了变形温度900~1200 ℃、应变速率0.001~10.0 s^-1时,Maraging250钢的热变形行为,综合考虑摩擦效应和变形热效应,对流变应力曲线进行摩擦修正和温度修正,建立双修正条件下的Maraging250钢本构方程和热加工图,并针对真应变为1.2的热加工图分析了试验钢在不同变形条件下的微观组织变化。结果表明,在相同试验条件下,变形温度降低或应变速率升高,摩擦效应对试验钢流变应力影响越显著;变形热仅在低温、高应变速率条件下对流变应力有显著影响。由变形热引起的最大温升约80 ℃、流变应力最大变化约20 MPa。利用双修正的流变应力曲线计算出试验钢的热变形激活能为393.552 02 kJ/mol,并建立了Z参数方程和本构方程,绘制了真应变ε=0.4、0.8和1.2的热加工图。结合微观组织分析,Maraging250钢在1000～1125 ℃、0.001～1.0 s^-1范围内能获得均匀细小的动态再结晶组织,具有较佳的热加工性能。     

低碳马氏体不锈钢热变形行为及本构方程

为研究低碳马氏体不锈钢的热变形行为，利用Gleeble-3800热模拟试验机对该材料进行不同温度的压缩变形试验，利用流变应力曲线构建了基于Arrhenius双曲正弦模型的本构方程，并建立试验材料的热加工图，最后对比分析试验材料在不同变形条件下的显微组织。结果表明，材料在高变形温度与低应变速率下变形时主要发生动态再结晶现象，在低变形温度与高应变速率下变形时主要发生加工硬化现象，流变应力的理论值与实测值的线性相关系数为0.995 5,验证了本构方程的准确性；结合热加工图分析和显微组织观察，得出该材料的失稳工艺窗口区域为变形温度1 020～1 120℃、应变速率0.01～1 s^-1;材料的最佳工艺窗口区域为变形温度900～1 150℃、应变速率0.003～0.01 s^-1。变形温度的提高有利于将粗大变形组织逐渐转变成细小的等轴组织，应变速率的降低同样有利于发生动态再结晶，但过低则会延长变形时间，导致再结晶晶粒逐渐长大与粗化。     

35CrMo钢热变形机制的模拟研究

以弯曲镦锻 3 5 Cr Mo钢火车曲轴为例 ,通过将该钢以 90 0℃～ 1 2 5 0℃变形温度 ;0 .0 5 s-1、0 .5s-1、1 .0 s-1的应变速率 ;在 Greeble-1 5 0 0试验机上进行压缩 1 5 %～ 80 %的热变形实验 ,和随后进行的微观组织分析得出了 :材料热变形屈服应力变化模型 ;材料热变形本构关系 ;动态与静态再结晶模型和热加工参数与微观组织变化的相关性资料。描绘了在 1 2 5 0℃ ,应变速率为 1 .0 s-1时 ,3 5 Cr Mo钢热变形应力应变曲线和相应的再结晶组织。通过对 3 5 Cr Mo钢在高温大变形条件下 ,试件内部各区域晶粒尺寸的回归计算 ,验证了该钢热变形晶粒计算模型。所得出的实验结果和计算模型为热成形工艺分析和质量控制提供了科学的依据     

Aermet100钢高温变形行为及热加工图研究

通过热模拟压缩试验研究了Aermet100钢在应变速率为0.01~50 s-1,变形温度为1073~1473 K和变形程度为0.05~0.9条件下的热变形行为,并采用正交分析方法研究了工艺参数(应变、应变速率、变形温度)对Aermet100钢热变形流动应力的影响规律,建立了基于正交分析的回归型Aermet100钢的热变形本构方程。综合考虑应变速率和变形温度对材料微观结构及性能的影响,依据动态材料模型(DMM)建立了基于本构方程的Aermet100钢的热加工图,并利用热加工图确定了Aermet100钢热变形时的流变失稳区,分析讨论了不同区域的Aermet100钢的高温变形特征。     

GCr15轴承钢热变形行为及加工图

利用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了GCr15轴承钢在变形温度800~1200℃、应变速率0.01~10 s-1、真应变0.7条件下的热变形行为,建立了其基于峰值应力的本构方程,分析了不同应变量的热加工图,并建立了再结晶区域图。结果表明:变形温度越高,应变速率越小,流变应力越低,材料越容易发生动态再结晶;确定了其在真应变0.6及0.7时的安全区与失稳区,并得到了试验钢发生部分动态再结晶的热变形工艺参数。     

基于3D热加工图的节镍型高锰奥氏体不锈钢热变形特性研究

为优化较大变形量节镍型奥氏体不锈钢热轧工艺,在GLEEBLE-3500热力模拟试验机上对1Cr14Mn10Ni1.5不锈钢进行了温度950-1250℃,应变速率0.01-5.0s-1,应变为0.36、0.69和0.92的等温热压缩实验。建立了基于应变影响三维热加工图,使用Arrhenius型本构方程计算出了三种应变下的热激活能,联系微观组织分析了热加工图受应变影响的演变行为。结果表明：当真应变从0.36增加到0.69和0.92时,热激活能Q从501kJ/mol分别下降到427kJ/mol和424.86kJ/mol,说明在0.36-0.69应变区间内,位错引入和生成的速度低于位错运动和湮灭的速度;热加工图显示,峰值区域和谷值区域会随着应变的增加向低温和高速方向移动,这是由于应变输入的总能量增加导致的;该实验钢在热加工图中存在三个峰值区域,0.69真应变,1175-1225℃,1.0-5.0s-1的条件下能够达到最高38%的热加工功率,这与高应变速率下的温升有关;随着应变增加到0.69和0.92,失稳区域的面积先增大后减小;应力应变曲线和微观组织证明,高功率的区域的软化机制为动态再结晶,失稳区域表现为不连续动态再结晶和动态回复。     

13Cr超级马氏体不锈钢热压缩变形行为与组织演变

通过Gleeble-3500热模拟试验机对13Cr超级马氏体不锈钢进行单道次压缩变形试验,系统研究变形温度在950~1150 ℃、应变速率为0.001~10 s^-1条件下的热变形行为。利用双曲正弦模型建立了13Cr超级马氏体不锈钢的流变应力本构方程,求得试验钢的热变形激活能为412 kJ/mol,并基于动态材料模型(DMM)理论绘制了材料的热加工图,得出材料的最佳热变形工艺参数窗口为:变形温度1032~1072 ℃,应变速率0.039~0.087 s^-1。组织演变结果表明,试验钢在高变形温度和低应变速率的条件下,容易发生动态再结晶。当应变速率一定时(0.01 s^-1),变形温度从950 ℃升到1050 ℃,动态再结晶的体积分数从18.7%升高到60.1%,组织的再结晶程度提高,晶粒均匀细小;当变形温度一定时(1050 ℃),随着应变速率的降低,动态再结晶的晶粒长大粗化。