碳锰钢压缩过程中非均匀应变与再结晶之间关系的研究

采用有限元方法模拟了热模拟试验的变形过程,分析了热模拟变形过程中的非均匀应变对奥氏体动态再结晶及晶粒尺寸的影响.结果表明,在等效应变最大的区域,奥氏体动态再结晶并非最完全,而剪应变对动态再结晶的影响则较大,在剪应变最大的区域,再结晶最完全,晶粒最细小.在试验所设定的最大变形量为62%的变形条件下,等效应变对晶粒细化的影响存在一个临界值,当等效应变大于0.96时,不完全动态再结晶区域的奥氏体晶粒得不到进一步细化,而随着剪应变的增加,奥氏体晶粒不断细化,可见剪应变对奥氏体晶粒尺寸的影响更大.因此,用等效应变等于实际应变处的晶粒尺寸来考察实际晶粒尺寸的方法,存在着不合理性.     

FGH96合金在等温变形条件下的变形及微观组织演化

通过热模拟试验,深入分析了FGH96合金在高温变形条件下的动态再结晶行为,研究其发生动态再结晶的临界条件及动态再结晶晶粒尺寸的影响因素.深入研究了加工硬化率-应力曲线、加工硬化率-应变曲线和动态再结晶的RTT曲线,确定了FGH96合金热变形时动态再结晶的特征应变、峰值应变、临界应变以及最大软化率应变,同时,采用该方法,还准确地判断了动态再结晶的类型.采用定量金相分析方法,测定了再结晶晶粒尺寸,利用数学回归的方法建立了FGH96合金热变形时的动态再结晶数学模型.     

两种结构钢的热变形行为及其数学模型

采用热物理模拟的方法,对35CrMo和20CrMnTi结构钢热变形过程的动态再结晶行为进行了研究,获得了应力-应变曲线,并讨论了热变形参数对该曲线的影响,得出了两种钢发生动态再结晶的临界条件,得到了两种钢的变形参数与Z参数的关系,建立了两种钢的动态再结晶动力学、晶粒尺寸的数学模型.     

稀土元素对重轨钢动态再结晶和珠光体片间距的影响

应用Gleeble-1500D热模拟试验机对重轨钢BNbRE和U71Mn进行单道次压缩试验,测定850～1 150℃下的真应力-真应变曲线,研究不同终轧温度和稀土元素对重轨钢动态再结晶的影响,并用扫描电镜观察变形后空冷的显微组织。结果表明,稀土元素能显著地抑制形变奥氏体的动态再结晶并细化珠光体片层间距。因此,稀土元素可抑制重轨钢动态再结晶,使其在较高终轧温度下仍能得到细小均匀的显微组织。     

钒氮微合金钢的动态再结晶数学模型研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机对含钒微合金钢进行了温度范围为900～1 050℃,应变速率范围为0.1～10 s-1的单道次压缩试验,得到了试验钢的应力-应变曲线。采用回归分析法确定了双曲线本构方程中的材料常数,动态再结晶激活能和临界应变量与Z参数的关系。根据该试验钢发生动态再结晶的条件,建立了其动态再结晶图。     

20CrNi2Mo钢高温变形的本构方程与动态再结晶行为

 在DIL805A/T热模拟机上对低碳合金钢20CrNi2Mo进行等温单向热压缩试验,研究了该钢在温度为900～1 050 ℃、应变速率为0.001～1 s－1条件下的应变补偿本构方程及动态再结晶行为,为探索塑性变形行为和组织控制提供理论指导。对应变补偿本构方程进行验证发现,考虑应变补偿后得到的应力值与试验值的线性相关系数[R＝0.992 1,]平均相对误差[AARE]为3.019 2%;采用对[θ-σ]曲线进行3次多项式拟和求解拐点的方法,建立了临界动态再结晶模型,并结合微观组织分析了不同变形条件下动态再结晶进行的难易程度。结果表明,20CrNi2Mo钢在试验条件范围内全部发生了动态再结晶,且变形温度越高,应变速率越小,动态再结晶进行得越充分,并建立了[Z]参数动态再结晶临界应力模型和临界应变模型。     

高温合金800H的动态再结晶及其模型的建立

采用单道次热压缩实验分析了变形参数对高温高强合金800H热变形的影响。结果表明:初始晶粒尺寸越小、变形温度越高、变形速率越小,越容易出现动态再结晶现象;同样,在能够发生动态再结晶的情况下,变形量的增大促使动态再结晶充分进行;利用拟合得到了800H合金的动态再结晶激活能、临界变形量模型、再结晶动力学模型、再结晶运动学模型和再结晶晶粒尺寸模型。采用Deform-2D进行晶粒度模拟,仿真模拟结果与金相统计出的再结晶晶粒尺寸变化趋势一致,平均误差为4.5μm。极小的平均误差表明所建模型与实际情况相符合,可以用于预测800H合金热变形过程中再结晶的晶粒尺寸。     

低碳钢热变形奥氏体的再结晶行为

对热变形奥氏体的再结晶动力学和微观组织演变进行了模拟计算,对晶粒尺寸的模拟值和实测值作了比较,分析了化学成分对动态再结晶率的影响以及残余应变与变形温度的关系.结果表明:在温度较高、应变速率较低的条件下容易发生动态再结晶,随着变形温度的降低,发生动态再结晶的几率减小,而静态再结晶在前几道次进行得比较充分,随后进行得不充分,增加碳和锰的含量可以促进动态再结晶的发生,残余应变随变形温度的降低而增大,晶粒尺寸的模拟值和实测值吻合较好,表明所选用的模型有一定的参考价值.     

不同型号Gleeble热模拟试验机比对试验

采用首钢集团有限公司技术研究院Gleeble 2000D型热模拟试验机和中国钢研科技集团有限公司Gleeble 1500型和Gleeble 3800型热模拟试验机进行了动态再结晶、静态再结晶和相变比对试验。结果表明，采用Gleeble 2000D型热模拟试验机测得的静态再结晶曲线存在波动和形态异常现象，但其与Gleeble 1500型和Gleeble 3800型热模拟试验机测得的动态再结晶和静态再结晶试验规律一致；无论是动态相变还是静态相变，采用Gleeble 3800型热模拟试验机测得的相变温度均高于Gleeble 2000D型热模拟试验机。     

SCM435钢热变形动态再结晶动力学模型参数的确定

通过分析冷镦钢SCM435在温度为950～1150℃、应变速率为0.1～1s-1范围内发生动态再结晶的热/力模拟试验数据,利用其应变硬化速率θ与流变应力σ的θ-σ曲线,准确确定了其发生动态再结晶的临界应变εc、峰值应变εp、临界应力σc和峰值应力σp,用应力-应变(σ-ε)曲线方法计算SCM435钢的动态再结晶Avrami动力学曲线和时间指数n.结果表明:SCM435钢发生动态再结晶的临界应变与峰值应变的平均比值εc/εp=0.73,动态再结晶Avrami时间指数平均值n=1.91;在温度950～1150℃,应变速率0.1～1s-1范围内,应变速率是SCM435钢的动态再结晶动力学敏感因素,温度对其影响不大;动态再结晶率50%的时间t50与应变速率成反比.     

碳锰钢热变形行为及动态再结晶模型

 采用单道次热模拟实验分析了各变形参数(初始晶粒尺寸、变形速率、变形温度和变形量)对碳锰钢动态再结晶的影响。结果表明,当初始晶粒越细小、变形温度越高、变形速率越小时,越易发生动态再结晶,同时在能够发生动态再结晶的条件下,变形量越大,动态再结晶越充分。得到了发生动态再结晶时的形变激活能Qdef、临界变形量模型、动态再结晶百分数模型及动态再结晶晶粒尺寸模型。计算得出ε05模型的平均误差为395%,模型预测值与实验数据计算值符合较好。     

2Cr11Mo1VNbN钢再结晶动力学方程及本构方程的建立

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在温度为1 000~1 200℃、应变速率为0.01~1 s-1和变形量为70%的条件下研究了2Cr11Mo1VNbN钢的热变形行为,建立了动态再结晶型本构模型以及动态再结晶体积分数模型。结果表明:2Cr11Mo1VNbN钢在高温小应变速率的变形条件下易发生动态再结晶,计算得出2Cr11Mo1VNbN钢发生动态再结晶时的临界应变以及变形激活能并得到了动态再结晶体积分数模型,最终构建出的动态再结晶型本构方程能良好地描述2Cr11Mo1VNbN钢的高温流变行为。     

Dynamic Recrystallization of Hot Deformed 3Cr2NiMnMo Steel: Modeling and Numerical Simulation

Hot compression tests of 3Cr2NiMnMo steel were performed at temperatures in the range of 850 to 1100 °C and with strain rates of 10^?2s^?1 to 1s^?1. Both the constitutive equations and the hot deformation activation energy were derived from the correlativity of flow stress, strain rate and temperature. The mathematical models of the dynamic recrystallization of 3Cr2NiMnMo steel, which include the dynamic recrystallization kinetics model and the crystallization grain size model, are based on Avrami's law and the results of thermosimulation experiments. By integrating derived dynamic recrystallization models with the thermal-mechanical coupled finite element method, the microstructure evolution in hot compressive deformation was simulated. The distribution of dynamic recrystallization grains and grain sizes were determined through a comparison of the simulation results with the experimental results. The distribution of strain and dynamic recrystallization grain is also discussed. The similarity between the experimental results and the simulated results indicates that the derived dynamic recrystallization models can be applied effectively to predict and analyze the microstructure evolution in hot deformed 3Cr2NiMnMo steel.     

CSP生产Q235B钢的动态再结晶规律的研究

为研究CSP工艺条件下钢的动态再结晶规律,利用Gleeble-1500热模拟实验机对CSP工艺生产的Q235B钢连铸坯进行了热模拟研究。研究结果表明,在较高变形温度和较低应变速率下Q235B钢容易发生动态再结晶,试验中Q235B钢发生动态再结晶的适宜条件为:变形温度970℃以上、应变速率在5/s以下。再结晶组织为铁素体和少量珠光体。通过热模拟数据的拟合分析,得出了其动态再结晶模型为Z=εexp(289.58/RT)。     

Q345E钢奥氏体动态再结晶行为研究及数学模型的建立

利用Gleeble-3800热模拟试验机对低合金高强度结构钢Q345E在1150~800℃之间的奥氏体动态再结晶及动态相变行为进行研究。确定了试验钢Q345E奥氏体动态再结晶的临界应变条件;研究了变形温度、应变速率等变形条件对试验钢奥氏体动态再结晶的影响,通过高温热力学模拟试验得到了Q345E钢在不同变形条件下的流动应力曲线,得出了动态再结晶激活能为467.767kJ/mol,通过对实验数据的拟合回归分析,建立了动态再结晶热变形模型和峰值应力、峰值应变与Z因子的关系,为控制该钢的组织和性能提供了基本依据。     

Study on dynamic recrystallization behavior of hot rolled TRIP steel produced by CSP process

The dynamic recrystallization behavior of hot rolled TRIP steel produced by CSP process was studied by means of Gleeble-3500 thermal simulation testing machine in the temperature range of 950-1150℃ with the strain rate of 0.1-10s-1 and the strain of 65%. And the effect of initial austenite grain size on the dynamic recrystallization behavior of TRIP steel was explored. The results show that the finer initial austenite grain size, the higher deformation temperature and the lower strain rate, the more positive austenite dynamic recrystallization of TRIP steel. Moreover, it is found that when the coarse grained samples (initial austenite grain size is 767.54μm) deform in the range of 1050℃ to 1150℃, the austenite dynamic recrystallization will take place, and the dynamic recrystallization activation energy of TRIP steel is deduced as 361539.17J/mol. The Zener-Hollomon parameter equation as a function of strain rate and temperature is determined. And the model of critical strain for dynamic recrystallization, the flow stress model of austenite at high temperature and the grain size model for dynamic recrystallization are also established. The calculation results are coincided well with the experimental results.     

变形金属再结晶过程计算机模拟

通过有限元方法和计算机模拟技术可有效模拟金属热加工和变形金属退火时的再结晶过程，计算金属组织演化和预报材料性能。介绍了目前再结晶计算机模拟的方法和模型-Monte Carlo(MC)法，Cellular Automation(CA)法，纯几何模型模拟，分组模型模拟和杂化模型模拟，重点分析了MC模拟法在均质和非均质形核，二相粒子对再结晶的影响，动态再结晶等方面的研究进展。指出用MC法模拟存在的问题，应用有限元法计算基本变形储存能和织构；建立含速率的再结晶形核和生长模型及耦合温度场模型的研究途径。     

Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢高温变形奥氏体的动态再结晶

用Gleeble-3500热模拟试验机研究了Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢(%:0.10C、0.075P、0.65Cr、0.22Ni、0.43Mo、0.28Cu)在应变速率0.01～1 s-1、温度850～1150℃时的动态再结晶行为,得出该钢奥氏体区的真应力-真应变曲线和动态再结晶图,分析了变形参数对峰值应力的影响和不同热变形时耐候钢的动态再结晶体积分数与真应变的关系,建立了该钢的奥氏体热变形方程、动态再结晶临界条件回归方程和奥氏体动态再结晶体积分数数学模型。结果表明,随变形温度升高,峰值应力下降;随变形速率增大,峰值应力升高;随Z参数增大即变形温度降低,应变速率增加,发生再结晶的临界应变εc和发生完全再结晶的应变εs均呈线性增加。     

非调质钢38MnVS奥氏体动态再结晶的研究

研究了V-Ti微合金非调质钢38MnVS（/%:0.42C、0.76Si、1.33Mn、0.011S、0.013P、0.10V、0.02Ti）的奥氏体动态再结晶过程。通过Gleeble-3800热模拟试验机,研究了变形温度（950～1150℃）和变形速率(0.1～10s^-1)对38MnVS钢奥氏体动态再结晶过程的影响,并建立了Zener-Hollomon参数为变量的方程、动态再结晶尺寸模型和动态再结晶状态图。结果表明,变形温度越高,变形速率越低,发生动态再结晶的临界驱动力越小,动态再结晶越易进行;微合金非调质钢38MnVS动态再结晶激活能为Q_d=275.453 kJ/mol。