不锈钢冲压过程中的马氏体转变

不锈钢的高耐腐蚀性和变形的特点,使得它在工业生产中有着非常重要的应用。在冲压成形中。不锈钢发生奥氏体向马氏体转变，引起材料发生加工硬化。相变的发生与合金成分、变形温度以及应力应变密切相关。因此，在设计不锈钢冲压成形时。必须考虑其中的马氏体转变。     

13Cr超级马氏体不锈钢热变形特性

为了探讨生产13Cr超级马氏体不锈钢合适的热变形温度，在Gleeble1500热模拟试验机上对13Cr超级马氏体不锈钢进行了应变速率为2.5 s-1、不同变形温度下的高温热塑性试验及热压缩试验，对变形后的试样进行了金相组织观察，并对回火后组织中逆变奥氏体含量进行了测定。结果表明，13Cr超级马氏体不锈钢回火前的马氏体板条粗大，回火后的马氏体发生显著的细化；根据高温热塑性曲线、热变形过程再结晶组织及回火后逆变奥氏体含量，确定13Cr超级马氏体不锈钢适宜的变形温度为1 050~1 150 ℃。     

超低碳13Cr-5Ni-2Mo马氏体不锈钢热变形行为及本构关系

 利用Gleeble-3800热模拟试验机对超低碳13Cr-5Ni-2Mo马氏体不锈钢进行单道次高温压缩试验,研究其在900～1 200 ℃、0.1～50 s-1条件下的热变形行为,并讨论了不同变形条件下的微观组织演变规律;基于Sellars双曲正弦模型构建了超低碳13Cr-5Ni-2Mo 马氏体不锈钢的高温流变应力本构方程。研究结果表明,变形温度越高、应变速率越低,则流变应力越小,峰值应变也越小,微观组织由动态回复型向动态再结晶型转变,并且晶粒逐渐长大、粗化。在高温区变形,随着应变速率的升高,动态再结晶晶粒明显细化。所建立的本构方程具有较高的精确度,能反映超低碳13Cr-5Ni-2Mo 马氏体不锈钢的高温变形力学行为,可为热加工数值模拟研究提供参考。     

应用超塑性锻造进行SUS304微成型的可能性

超塑性成型微型零件的尺寸及其表面精度取决于工件的晶粒度。工件的晶粒度正被进一步减小，以适于制造尺寸更小和精度更高的微型零件。本文作者采用热机械处理的方法，成功地将SUS304奥氏体不锈钢的晶粒度减小到了亚微米级，从而使SUS304不锈钢在适当的温度和应变速率下表现出超塑性。这种热机械处理包括，冷加工导致应变诱导马氏体转变和退火再结晶使马氏体相重新转变为奥氏体相。     

含4.35%铜抗菌不锈钢的热变形行为

 含铜奥氏体不锈钢具有优异的抗菌性能而广泛应用在食品加工、医疗等领域,然而铜的加入会显著影响不锈钢的加工性能。用Gleeble-3800热模拟试验机对含铜4.35%奥氏体抗菌不锈钢进行了单道次等温热压缩试验,研究了不锈钢在变形温度为900~1 150 ℃、应变速率为0.01~10 s-1和变形量为50%下的高温变形行为,构建了反映其材料特性的本构方程,使用金相显微镜观察了热变形后的微观组织,分析了各变形工艺下的微观组织演化规律,为含铜不锈钢的加工成型工艺及组织优化提供了理论参考。结果表明,4.35%Cu-304L钢的流动应力对变形工艺是敏感的,应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小。采用得到的应力应变曲线建立了一种基于Arrhenius的5阶多项式拟合的应变补偿本构模型,根据此模型计算了相关系数R和平均相对误差AARE分别为0.972和9.03%,这表明所构建模型可以准确地反映含铜不锈钢的流动行为。结合微观组织发现较高的温度和较快的应变速率有利于再结晶的发生,由于0.01 s-1低应变速率提供的变形能低,在变形温度为1 100 ℃、应变速率为0.01 s-1时仍存在初始变形晶粒;在变形温度为900 ℃、应变速率为10 s-1下的晶粒畸变严重,且存在明显的由位错塞积形成的变形带,该变形条件下易导致裂纹的发生;在变形温度为1 150 ℃、应变速率为1和10 s-1下晶粒细化且均为等轴晶,这表明发生了完全再结晶。因此,针对4.35%铜不锈钢应考虑以变形温度为1 150 ℃、应变速率为1和10 s-1作为其热加工范围。     

低镍奥氏体不锈钢冷变形和应变硬化机制研究

通过对低镍奥氏体不锈钢进行不同变形量的拉伸变形,研究了低镍奥氏体不锈钢冷变形和应变硬化机制。结果表明,低镍奥氏体不锈钢冷变形和应变硬化机制主要是应变诱发α′-马氏体相变和位错强化,随着变形量的增加应变诱发α′-马氏体量和位错塞积程度不断增加。低镍奥氏体不锈钢奥氏体稳定性要低于SUS304钢种,具有强烈的加工硬化效应;随着变形量的增加,应变诱发α′-马氏体量也不断增加,但应变诱发α′-马氏体增速不断降低,主要由于随着变形量的增加,变形热效应导致温度升高,奥氏体稳定性增加。     

退火马氏体基体TRIP钢拉伸过程中的残余奥氏体转变

研究了冷轧退火马氏体基体TRIP钢在不同预拉伸过程中残余奥氏体向马氏体的转变。为了使残余奥氏体转变充分,试验拉伸速度设定为1mm/min。对不同变形条件下的试样进行分析,通过XRD分析残余奥氏体转变的体积分数及残余奥氏体中的碳浓度,通过SEM观察拉伸断裂后的断口形貌。分析发现:残余奥氏体转变过程与应力-应变有十分密切的关系,在变形的初始阶段和试样断裂之前,残余奥氏体的转变率较均匀变形阶段要小很多;在均匀变形阶段,即在出现颈缩之前,残余奥氏体发生稳定的马氏体相变,其转变率达到最大值,此时可以有效地提高均匀伸长率;在出现颈缩之后,残余奥氏体继续发生马氏体转变,但其转变率要较均匀转变时稍低。在整个变形过程中,残余奥氏体中的碳浓度呈线性增加。在变形的始末,虽然是应力-应变的最大梯度,但奥氏体的转变率并不是最高,反而为最低。     

Cu对304奥氏体不锈钢应变诱发马氏体相变的影响

借助 X-射线衍射分析法研究了 0.45% ~1.44%Cu 对(%)：0.068 ~ 0.072C 18.72~19.06Cr 、9.40~ 9.46Ni的304不锈钢-196 ℃低温拉伸应变诱发马氏体相变的影响。结果表明,Cu对304不锈钢-196 ℃应变诱 发e马氏体相变有明显的抑制作用;当Cu含量增至1.44%时,在经低温变形的钢中未检测到ε马氏体相变。随钢中Cu含量增加,-196℃ 应变诱发α'马氏体相变倾向降低,致使应变累积到一定程度后,流变应力低于低Cu钢。     

应力状态对低温贝氏体微观组织演变的有限元分析

采用数值模拟研究了微观组织具有明显方向性的低温贝氏体在多种受力条件下的组织演变、相变行为以及应力应变再分布过程。通过扫描电镜(SEM)及其电子背向散射衍射探头(EBSD)获得低温贝氏体钢的微观组织特征,构建基于真实微观组织的代表性体积元(RVE)模型,引入Serri-Cherkaoui马氏体相变判定准则,采用ABAQUS用户材料子程序VUMAT进行二次开发,建立了基于真实微观组织的低温贝氏体微观组织应力应变模型。分析结果表明,低温贝氏体中的残余奥氏体在变形过程中可以有效调节微区应力分布,这种调节作用和残余奥氏体的形态以及分布有关。在变形过程中由于微区应力状态分布较为复杂,发生马氏体转变的位置通常是不均匀的。在整个变形过程中,残余奥氏体的受力转变使得贝氏体基体由相对的硬相逐渐转变为相对的软相,基体的应力分布发生了较大的改变。     

冷轧变形对Custom 465钢组织和性能的影响

 研究了冷轧变形对Ti强化马氏体时效不锈钢Custom 465时效析出、逆转变奥氏体相变和力学性能的影响。结果表明：①在510 ℃时效过程中，杆状Ni3Ti金属间化合物持续析出、长大，致使快速发生硬化；②510 ℃时效过程中，发生逆转变奥氏体相变，冷轧变形使逆转变奥氏体相变滞后；③析出Ni3Ti金属间化合物的同时，马氏体基体发生部分回复。     

节镍型奥氏体不锈钢中形变马氏体的产生和逆变规律

通过不同保温时间的退火处理,获得了具有不同晶粒度的节镍型奥氏体不锈钢试验材料.利用Gleeble-3000热模拟机进行不同变形程度、变形温度的冷加工,分析了变形程度、变形温度和原始晶粒度对形变马氏体含量的影响.对轧硬态节镍型奥氏体不锈钢进行不同温度和时间的热处理,研究了形变马氏体的逆变规律.结果表明,冷加工过程中,变形程度和变形温度对形变马氏体的产生有重要影响,而材料的原始晶粒度对形变马氏体含量没有显著影响.形变马氏体发生逆变的临界温度约为550℃,在800℃时,形变马氏体可以在20 s之内消除.     

铸态超级双相不锈钢S32750热加工性能

 为研究热变形参数对铸态超级双相不锈钢S32750热变形行为和显微组织的影响,运用Gleeble-3800热模拟试验机对S32750进行不同温度和应变速率下的高温拉伸和压缩试验。结果表明,S32750在1000~1200℃范围内具有较好的热塑性。在变形温度较低、应变速率较低时,流变曲线表现出不同于单相不锈钢的“类屈服平台”特征;当应变速率较高或变形温度较高、应变速率较低时,流变曲线为典型的动态再结晶特征。微观组织演变显示,铁素体和奥氏体两相都发生动态再结晶,且铁素体的再结晶先于奥氏体。降低应变速率,提高变形温度,可促进动态再结晶发生。基于热变形动力学模型建立了本构方程,表观应力指数为3.99,热变形激活能为393.75kJ/mol。S32750的高温软化机制与Zener-Hollomon(Z)参数有关,随Z参数增加,热变形峰值应力增加。     

冷轧工艺对奥氏体不锈钢组织性能的影响

通过对亚稳定奥氏体不锈钢SUS301L和稳定奥氏体不锈钢SUS309进行10％～70％的冷轧变形,研究了两个典型奥氏体不锈钢的组织和力学性能演变.结果表明,SUS301L不锈钢在冷轧变形过程中发生形变马氏体的转变,马氏体形核于剪切带的交叉点处,形核点的不断连接长大成为板条的形变马氏体;而SUS309通过滑移来协调塑性变形,冷变形过程中不发生马氏体转变.二者均有明显的加工硬化,即硬度和强度均随着冷轧变形量的增加而升高,延伸率表现为相反的趋势.但SUS301L是位错累积和形变马氏体转变量增加的综合作用,而SUS309仅是位错不断累积增多的结果.     

变形量对SUS304不锈钢组织和性能的影响

SUS304奥氏体不锈钢经不同的轧制变形后,对其组织、性能及马氏体相变进行了分析。结果表明:随着变形量的增大,加工硬化增强,纤维组织变得尤为明显,变形后其组织中马氏体含量不断增多。通过分析,其产生的原因为随着变形量的增大,位错不断增殖、形变孪晶不断增加,形变孪晶与位错间的交互作用导致位错运动受阻,从而使流变应力不断的增加,使材料的自由能增大,促成了马氏体相变过程中的形核,发生马氏体相变,随着应变的累积α'马氏体量持续的增加,α'马氏体量的增加使材料的强度增加。     

1Cr22Mn16N高氮奥氏体不锈钢的热变形行为

高氮奥氏体不锈钢高温热塑性差，需要掌握其可控成型参数。以1Cr22Mn16N高氮奥氏体不锈钢为实验材料，采用Gleeble 3800热模拟实验机进行热压缩实验，探究了其在不同变形温度(850～1 100℃)和应变速率(0.001～10 s^-1)下的热变形行为。基于动态材料模型构建了1Cr22Mn16N的本构方程和热加工图，确定了最佳热加工参数，并结合EBSD分析了材料变形过程中的组织演化行为。研究结果表明，1Cr22Mn16N的热压缩流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低，沿晶界发生的不连续动态再结晶是其主要软化机制。通过计算得到高氮奥氏体不锈钢高温变形表观活化能(Q)为350.9 kJ/mol,并建立了Arrhenius本构关系。热加工图表明，1 050～1 100℃,0.001～0.1 s^-1为其最佳热加工窗口。通过微观组织观察发现，随着变形温度的升高和应变速率的降低，晶粒尺寸逐渐均匀。研究结果可为1Cr22Mn16N不锈钢锻造、轧制等高温热变形工艺的制定提供理论参考。     

应用马氏体转变分析方法对304不锈钢冷轧板拉深应变的研究

应用马氏体转变分析方法,对304不锈钢冷轧板拉深应变试验过程中拉深件各个区域的应变分布规律、马氏体转变分析、壁厚、硬度变化历史进行了研究;分析304不锈钢冷轧板性能对拉深件应变的影响及用户开裂水槽的应变分布特点;提出了确定拉深成形零部件危险部位的方法和改进措施.     

奥氏体不锈钢凝固期间高温塑性性能的模拟

美国Los Alamos国家实验室材料科学和技术分所的科研人员研究了应变速率对奥氏体不锈钢309和304L的应力一应变行为的影响。室温拉伸试验的应变速率范围从1．25×10^-4S^-1 -400S^-1，用X一射线衍射方法测定了塑性变形过程中形成的马氏体的体积百分数，用光学显微术描述了该马氏体的特性。随着应变，发现304L很容易发生相变，马氏体成核于滑移带上和滑移带交叉处。而对于309合金，并未发现应变诱导的相变。随着应变速率，合金的塑性和强度发生变化则可以根据从马氏体相变和正应变速率敏感性的硬化和由于变形加热的软化之间的竞争来解释。研究人员还对预测马氏体体积百分数随着应变而增加的现用模型进行了检查和修正，使之适合上述研究的实验数据。     

2507超级双相不锈钢的热变形行为

用MMS-200热模拟实验机对2507超级双相不锈钢(/%:0.022C、0.58Si、25.35Cr、7.17Ni、4.05Mo、0.28N)12 mm热轧板在1 000～1150℃、应变速率0.01～10s^-1下进行了热压缩实验。实验结果表明,在应变速率一定的条件下,变形温度越高,2507超级双相不锈钢峰值应力越低;在变形温度一定的条件下,峰值应力随着应变速率的增加而增加。根据热变形方程计算得到压缩变形时的平均表观应力指数n=3.25,热变形激活能Q=460kJ/mol。基于实验数据构建了2507超级双相不锈钢在相应变形条件下的热变形方程。     

高N马氏体不锈轴承钢的热变形行为

利用Gleeble-3800热模拟试验机在温度为1 040~1 120℃,应变速率为1~20s-1的条件下进行了高N马氏体不锈轴承钢的热压缩变形试验。结合真应力-真应变曲线和热变形组织研究了变形参数对高N马氏体不锈轴承钢的热变形行为和碳氮化物演变规律的影响。结果表明:在该变形条件下,试验钢的真应力-真应变曲线为动态再结晶型。随着应变量的增大,碳化物的平均尺寸呈减小趋势,但数量有所增多。基于热变形方程计算得到的应变量为0.6时的热变形激活能Q为410.7kJ/mol。构建了包含应变量在内的流变应力方程,同时建立了高N马氏体不锈轴承钢的Zener-Hollomon参数本构方程。     

奥氏体不锈钢高温变形行为的研究

作者采用“ＴＨＥＲＭＥＣＭＡＳＴＯＲ－Ｚ”热加工模拟试验进行了奥氏体不锈钢高温变形模拟试验，实测了热轧时钢的变形过程中温度，变形速度和应变量对变形抗力的影响。通过试验得到了热变形时钢的真应力－真应变曲线，利用计算机进了试验数据的优化处理，建立了计算热轧和体不锈钢的变形贽数学模型。