变形速率对普碳钢中形变诱导铁素体相变的影响

针对普通碳素钢(Q235类型),研究在Ae3～Ar3温度区间内采用形变诱导铁素体机制获得超细晶铁素体的数量与变形速率的相互关系。实验在Gleeble 1500热模拟实验机上进行。实验方案为：1000℃保温2min,以10℃／s的速度冷却到变形温度[Ae3(840℃)至Ar3(780℃)],变形量为30％～50％,变形后立即水淬。结果表明,在840℃变形时,随着变形速率的增大,形变诱导铁素体量增多;在780℃变形时,随着变形速率的增大,形变诱导铁素体量减少;而在840-780℃之间变形时,变形速率存在最佳值,在该值下诱导生成的铁素体量最大。     

普通碳素钢超细晶临界奥氏体控轧工艺研究

通过在Gleeble-2000热变形模拟机上模拟实验，研究了低温变形条件下的工艺参数对普通低碳钢Q235获得微米级超细晶组织影响规律。利用实验研究结果在型钢轧机上轧出晶粒尺寸约为5μm的400MPa级钢筋，研究表明对于低碳钢Q235利用形变诱导铁素体和铁素体动态再结晶机制在Ae3-Ar3℃附近的临界（亚稳）奥氏体温度范围内变形，可以获得4－6μm等轴均匀的超细晶铁素体。     

等通道热挤压00Cr19Ni10奥氏体不锈钢的晶粒细化机制

Ф8mm00Cr19Ni10不锈钢（％：0．025C、18．75Cr、10．96Ni）经700℃、挤压速度9mm／s、8道次等通道挤压后获得150～350am超细晶组织。通过光学显微镜，扫描和透射电镜，X-射线衍射，分析了在等通道挤压变形过程钢的微观组织演变，提出晶粒细化的位错、孪晶和动态再结晶机制，研究发现在1～4道次以孪晶细化机制为主，5～8道次以动态再结晶细化机制为主。     

普通碳锰钢的超细晶板材控轧工艺研究

在GLEEBLE2000热模拟试验机上进行普通碳锰钢Q345两相区变形实验。研究变形工艺条件对材料微观组织的影响．分析其组织演变规律及机理，并且在实验轧机上进行板材轧制实验。结果表明，实验钢（0．16C，0．3Si，1．29Mn）采用在过冷奥氏体区及其邻近的两相区变形可以获得等轴超细晶铁索体组织；控轧获得的9mm板材铁索体晶粒细化到晶粒截距4μm．抗拉强度580MPa，伸长率29％。     

普通C-Mn钢超细晶中厚板的带状组织

采用Gleeble2000热模拟试验机研究了普通C-Mn钢的再结晶规律，在实验室轧机上进行了C-Mn钢超细晶中板的轧制，并且在首钢中厚板厂工业轧机上进行了超细晶中厚板的工业试制，研究了工艺条件对中厚板带状组织的影响，分析了带状组织产生的机理。研究结果表明，在靠近静态相变温度Ar3附近的未再结晶区进行大变形量轧制(形变诱导相变)，不仅可以使板材的铁素体晶粒细化甚至获得超细晶组织，而且普通C-Mn钢中厚板中的带状组织减轻1～2级；降低精轧开轧温度有利于减轻板材的带状组织；在未再结晶区控轧有利于减轻板材的带状组织；随着未再结晶区形变量增加，板材的带状组织减弱。     

7055铝合金的热变形行为及挤压工艺研究

采用Gleeble热模拟压缩试验研究了7055铝合金的热变形行为和组织演变规律,获得了变形温度和应变速率理论参数,实现了工业生产验证。结果表明:当温度在380～460℃范围内,应变速率在0.001～0.1s-1间时,合金表现为稳态流变;应变速率为1s-1时,合金发生流变硬化;在此变形参数区间的组织演变以动态回复为主。当变形温度为460℃、应变速率为10s-1时,合金发生严重的塑性失稳。基于热模拟试验与组织分析提出了热变形工艺理论参数,并在工厂进行了挤压验证,最终确定了7055合金较佳的挤压温度为420～440℃,挤压速率为0.3～0.7 m/min。     

超细晶钛铝基合金的高温压缩性能研究

采用高能球磨及真空热压烧结的方法制备超细晶/纳米晶双相γ-TiAl基合金,将名义成分为Ti-45Al-7Nb(%,原子分数)的混合粉末经40 h高能球磨后,粉末达到纳米级。球磨后的混合粉末经真空热压烧结(烧结温度1200℃,压力30 MPa,保温保压1 h)。研究该合金在温度为1000,1050和1100℃,应变速率为1×10^-4,1×10^-3和1×10^-2s^-1 3个变形速率条件下的高温压缩组织、流变行为和本构关系。研究结果表明：经过高能球磨及真空热压烧结原位合成的组织为超细晶α₂-Ti₃Al及γ-TiAl双相等轴状合金组织,晶粒尺寸小于5μm。合金为热敏感型和应变速率敏感型合金,合金压缩流变应力随应变速率的降低和温度的升高而下降。高温热压缩时,合金组织由规整等轴状被压变形为长条形,形变主要发生在γ-TiAl相中,晶界和γ相晶内可见位错及孪晶,孪晶及位错为主要的形变机制。在1000,1050和1100℃,1×10^-4,1×10     

具有马氏体组织的TC11合金两相区变形的组织机制及工艺优化

采用等温压缩实验研究了具有马氏体组织的TC11合金在两相区的变形行为及微观组织演变规律。等温压缩实验在Gleeble3500热模拟实验机上进行,其中变形温度为920～980℃,应变速率为0.1～10s-1,变形量为70%。基于动态材料模型(DMM),建立了具有马氏体组织的TC11合金两相区变形的热加工图。在低温(<940℃)区和高温(>960℃)高应变速率(>1s-1)区域存在失稳现象,主要表现为低温时的表面开裂和高应变速率区的绝热剪切带;在塑性加工安全区域,分别对应着片层扭折和片层球化的组织机制,其中变形量70%时应变速率敏感因子在980℃,0.1s-1时取得峰值为0.73,此时可得到完全球化的细晶组织(等轴α尺寸约为0.7μm)。具有马氏体组织的TC11合金两相区变形时,为避免缺陷并得到细的等轴组织,合适的加工工艺为温度:950～980℃,应变速率0.1～1s-1。     

GH4169合金高温塑性变形的热加工图

以热模拟压缩试验的应力-应变数据为基础,根据DMM模型(dynamic materials model,动态材料模型)建立固溶态粗晶GH4169合金的热加工图;结合光学显微镜(OM)及电子背散射衍射(EBSD)分析,确定合金压缩变形的稳定区和失稳区,研究不同变形条件下的微观变形机制,并提出工艺参数范围.结果表明,粗晶GH4169合金在应变速率为10-0.25～1 s-1、变形温度为950～1100℃的条件下发生热加工流变失稳,失稳原因主要与局部塑性流动引发的裂纹有关;粗晶GH4169合金在中、低应变速率区有3个典型的动态再结晶区域,在应变速率为l0-3s-1、变形温度为950℃时局部能量耗散效率(η)的极大值主要与晶界析出δ相对动态再结晶的促进作用以及局部的晶内形核有关;综合考虑能量耗散效率、伸长率和组织状态,建议粗晶GH4169合金的始锻和终锻分别在应变速率为10-2.7～ 10-1.5s-1、变形温度为1087.5～1100℃和应变速率为10-2.5～10-1.5s-1、变形温度为1000～1065 ℃的条件下进行.     

Q345qNH耐候桥梁钢动态CCT曲线构建及其相变研究

利用Gleeble-1500热模拟实验机采用热压缩的方法,对Q345qNH试样的感应加热段压缩60%的变形量,然后以0.1℃/s、0.5℃/s、1℃/s等10个不同速度冷却至室温,并测定其相变温度和时间情况,检测了变形段易变形位置的金相组织和硬度,构建了Q345qNH钢的动态CCT曲线。试验结果表明,0.1~1℃/s冷速获得均匀铁素体+珠光体组织;1℃/s~5℃/s冷速组织中珠光体量逐渐减少,粒状贝氏体含量增多;随着冷速进一步增大至50℃/s,几乎全变为粒状贝氏体组织;100℃/s冷速下,组织中出现板条贝氏体,或极少数出现马氏体。硬度和微观组织的关系曲线可以分为3个阶段:铁素体细晶强化阶段、粒状贝氏体增量强化阶段和贝氏体板条形态强化阶段。根据动态CCT曲线和具体的组织状态,通过控制钢材的轧后冷却制度,获得预期的组织,为Q345qNH/Q370qNH钢生产工艺提供理论支撑和技术参考。     

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。     

2205双相不锈钢的高温变形行为研究

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行热-力模拟试验,得到实验数据并分析试样的热塑性、变形抗力,并利用金相显微镜对其进行金相组织的分析。在950~1 200℃温度区间进行高温拉伸试验,绘制出样品的热塑性曲线与热强度曲线,通过热塑性曲线说明在950~1 200℃范围内具有良好的塑性,通过热强度曲线可以观察到屈服强度随温度的升高而降低;在变形温度为950~1 200℃,应变速率为0.1,1,5和10 s-1时进行高温压缩试验,绘制出真应力-应变曲线和变形抗力曲线,结果显示,变形抗力随应变量的增大而迅速达到最大值,而后趋于平缓,随着温度的升高,变形抗力呈下降的趋势。     

上引连铸TU1热变形行为研究

以上引连铸TU1杆料为研究对象，在MMS-100热模拟试验机上对其进行单道次压缩试验，研究了在不同应变速率（0.01~10 s-1）和不同变形温度（750~950 ℃）条件下的热变形行为，构建其本构模型.结果表明:在10 s-1高应变速率条件下，TU1在750 ℃变形时峰值应力高达80 MPa，当温度升高到950 ℃时，峰值应力降至38 MPa；而在应变速率为0.01 s-1、750 ℃变形时，峰值应力仅为30 MPa，此时TU1已经发生动态再结晶；通过本构方程计算得到TU1的热变形激活能约为253 kJ/mol.      

锰对低碳耐候钢组织与强韧性的影响

在真空感应炉冶炼了2炉不同锰质量分数的低碳耐候钢,利用热模拟机和金相显微镜分析了其组织特征和相变规律,并通过室温拉伸、冲击实验且结合断口分析表征了实验钢的强韧性。热模拟实验表明,低碳高锰耐候钢组织在低冷速下（＜1 ℃/s)为铁素体＋少量珠光体,而在较大冷速内(1～10 ℃/s)为贝氏体＋铁素体复相特征,随冷却速度的增加则钢中贝氏体增多。分析轧态组织表明,2组实验耐候钢中主要组织均为等轴铁素体;增加钢中锰则其强度明显增大,虽塑性和冲击韧性有所降低,但仍可获得良好的强韧性组合。     

超低碳钢的高温强度

对低碳钢 (0 .0 2 % C)和超低碳钢 (0 .0 0 2 % C)连铸钢坯试样 ,在 1× 10 - 2 / s和 3× 10 - 1 / s的应变速率、70 0～ 140 0℃温度范围条件下进行拉伸试验。结果表明 ,在 α和 γ单相区 ,碳浓度变化对高温强度影响较小。随着应变速度的减小 ,在各个相区的高温强度几乎呈等量减小。在 (α+γ)两相区 ,高温强度发生突变 ,且存在着极小值 ,这一极小强度值随着应变速率的减小而减小。     

03Cr18NiMoN节镍双相不锈钢的热变形行为及热加工图

关键词：双相不锈钢； 流变曲线； 本构方程； 热加工图     

锰对低碳耐候钢组织与强韧性的影响

在真空感应炉冶炼了2炉不同锰质量分数的低碳耐候钢,利用热模拟机和金相显微镜分析了其组织特征和相变规律,并通过室温拉伸、冲击实验且结合断口分析表征了实验钢的强韧性。热模拟实验表明,低碳高锰耐候钢组织在低冷速下（＜1 ℃/s)为铁素体＋少量珠光体,而在较大冷速内(1～10 ℃/s)为贝氏体＋铁素体复相特征,随冷却速度的增加则钢中贝氏体增多。分析轧态组织表明,2组实验耐候钢中主要组织均为等轴铁素体;增加钢中锰则其强度明显增大,虽塑性和冲击韧性有所降低,但仍可获得良好的强韧性组合。     

Custom 450钢热加工图及显微组织分析

 为了探究Custom 450高强度不锈钢最佳的热变形区间以指导实际生产过程的工艺参数设计,利用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度为900~1 200 ℃、应变速率为0.01～10 s-1的条件下开展了热压缩试验,探讨了Prasad和Murty两种失稳判据在Custom 450钢中的适应性,确定了最佳的热变形区间和塑性失稳机制。研究结果表明,该钢在应变速率为0.2~10 s-1、变形温度为900~1 080 ℃的条件下变形时产生了大量的局部变形带和“项链状”组织,是导致塑性失稳发生的主要原因,显微组织观察结果与Murty准则预测的塑性失稳区更为接近。基于Murty准则建立了Custom 450钢的热加工图,并确定了其最佳的热加工工艺区间分别为1 050~1 200 ℃、0.1~1 s-1和1 100~1 200 ℃、1~10 s-1。     

生物医用Ti-6Al-7Nb合金高温变形行为研究

为了研究用于外科植入生物材料Ti-6Al-7Nb合金的热变形行为,利用Gleeble 2000热模拟实验机对Ti-6Al-7Nb合金在750～900℃温度范围和0.001～10.000 s-1应变速率范围内进行等温热压缩实验,试验在氩气保护下进行,采用金相显微镜和透射电镜观察热变形后的组织;通过计算变形激活能分析Ti-6Al-7Nb合金在热压缩过程中的变形机制。结果表明:流变应力在经历加工硬化阶段后均表现出流变软化现象,在较低应变速率ε=0.001～0.100 s-1时,材料的软化主要受α相动态再结晶影响;而在较高应变速率ε=1～10 s-1时,材料基本不发生再结晶,其软化是由于钛合金在变形过程中的绝热效应造成的。通过Arrhenius方程计算出合金在750,800,850和900℃下的变形激活能分别为209.25,196.01,194.01和130.40 kJ.mol-1;在750～850℃下的激活能接近于α-Ti的自扩散激活能(200 kJ.mol-1),表明在750～850℃的变形由α-Ti自扩散参与的动态再结晶控制;在900℃下激活能略低于β-Ti的自扩散激活能(160 kJ.mol-1),说明在900℃下的变形机制由β相的动态回复控制。综合考虑变形行为与组织细化因素,温度在750～850℃,变形速率在0.01～0.10 s-1范围为良性热加工区域。     

铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能和变形机制.在300~450℃条件下,分别以恒定拉伸速率10-3 s-1和10-2 s-1进行拉伸至失效试验,在真实应变率为2×10-4~2×10-2 s-1的范围内进行变应变率拉伸试验.当拉伸速率为10-2s-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过100%;当拉伸速率为10-3 s-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过200%,该条件下的应力指数n≈3,蠕变激活能Q=148.77 kJ·mol-1,变形机制为溶质牵制位错蠕变和晶界滑移的协调机制.通过光学金相显微镜和扫描电子显微镜观察显示试样断口处存在由于发生动态再结晶和晶粒长大而形成的粗大晶粒,断裂形式为空洞长大并连接导致的韧性断裂.