应力应变对马氏体相变动力学及相变塑性影响的研究

针对应力应变对马氏体相变动力学及相变塑性的影响进行了研究，得到了应力作用下相变动力学和相变塑性的计算模型，而且发现相变前预应变限制了相变塑性的数量和相变反应的速度，使之不能用弹性状态下得到的模型进行简单的外推，并利用应力应变诱导相变。

马氏体相变塑性及其在淬火数值模拟中的应用

相变塑性是淬火过程中伴随着马氏体相变所发生的一种特殊变形现象 .从 Greenwood-Johnson公式出发 ,通过实验测试出该公式中的常数 K,发现 K不仅与应力有关 ,而且和马氏体转变量的大小也有一定关系 .同时 ,提出了一种新的计算相变塑性的方法 .将该公式应用到淬火的数值模拟中 ,对比计算结果和实验测试结果表明 ,淬火模拟的数学模型中考虑相变塑性比不考虑相变塑性更符合实际情况 .

Cr5支承辊用钢马氏体相变的相变塑性研究

以Cr5支承辊用钢为研究材料,采用热模拟实验对单轴应力作用下马氏体相变的相变塑性进行了研究。介绍了从径向膨胀曲线分离出相变塑性应变的数据处理方法,并讨论了该方法带来的误差,分析了马氏体相变动力学对实验结果的影响。实验结果表明,在Cr5支承辊用钢马氏体相变结束时,相变塑性应变与应力成线性关系,Greenwood-Johnson模型中的相变塑性参数是与应力无关的常数。

装甲钢马氏体相变塑性的实验研究

采用Gleeble热模拟实验机对装甲钢马氏体相变塑性进行了研究。通过对热变形中的热应变、组织应变和弹性应变进行分离,从总应变中分离了相变塑性,并得到了相变塑性的定量关系式,采用Greenwood-Johnson模型得到该种材料的相变塑性系数。分析结果表明,该种材料的相变塑性、组织应变和热应变是引起变形的主要原因,相变塑性与组织应变数值相当,在热处理变形分析中不容忽视;随着温度降低及马氏体体积分数增大,相变塑性迅速增大,马氏体体积分数达到0.8后,相变塑性基本保持不变;随着施加应力的增加,相变塑性逐渐增大,相变塑性与施加应力呈线性关系。文章研究结果不仅为该种材料热处理、焊接过程形状畸变和残余应力研究提供基础,还为该材料复杂热力学行为研究提供参考。

应力对珠光体相变动力学及相变塑性的影响

研究了应力对 45钢珠光体相变动力学及相变塑性的影响。发现外加应力对珠光体转变有显著影响。当外载增加时 ,相变孕育期减小 ,相变速度增加。同时 ,在弹性范围内 ,相变塑性系数也随外加应力增加而增加。并且得到了应力作用下珠光体相变动力学和相变塑性的计算模型 ,用该模型对珠光体转变过程的数值模拟计算结果与实验测试结果吻合。

2.25Cr-1Mo钢相变塑性的实验研究

试验测定了 2 2 5Cr 1Mo钢贝氏体相变的相变塑性变形 ,并观测了相变塑性变形随相变进程的演化规律。根据试验结果确定了相变塑性模型。试验测定了应力对 2 2 5Cr 1Mo钢贝氏体最大转变量和相变动力学参数的影响系数。

应力对U75V重轨钢珠光体转变的相变塑性影响

基于Greenwood-Johnson理论,采用Gleeble-1500D热模拟实验机,对U75V重轨钢连续冷却转变过程中珠光体转变的相变塑性进行研究。通过测定不同加载应力下的膨胀曲线,对总变形中的组成应变,即热应变、相变应变、弹性应变、相变塑性应变进行分离,建立重轨钢相变塑性模型方程,通过数值模拟对热处理工艺进行优化。计算结果表明,重轨钢U75V在珠光体相变过程中,热应变在总应变中占80%以上;相变塑性应变在总应变中所占比例的最大值随应力而增加,当加载应力为-45MPa、相变在577.1℃结束时,相变塑性应变占总应变的比例最大可达到12.5%。

基于物理模拟的相变塑性应变分离方法

相变塑性是材料在相变过程中由于外部应力引起的材料的不可逆变形。在大型金属零件的焊接和热处理等复杂热力循环过程中,相变塑性对残余应力和变形的影响不可忽视,因此,对材料的相变塑性开展研究十分必要。文章以马氏体相变塑性为例,采用施加不同单轴载荷水平的热力循环实验确定材料相变塑性;通过对该过程热力循环变形和组织演化的分析,在考虑弹性应变、热应变、组织应变基础上,得到了材料相变塑性应变随温度和应力变化的定量关系式。研究结果为分析和研究钢铁材料焊接和热处理过程中复杂热力行为提供了方法。

相变塑性对低温相变钢焊接接头残余应力计算精度的影响

基于JWRIAN焊接数值模拟软件,开发了考虑固态相变的热—冶金—力学耦合的数值计算方法来模拟低温相变钢的焊接残余应力.重点讨论了固态相变中的体积变化、屈服强度变化和相变塑性对焊接残余应力的影响.结果表明,相变引起的体积变化和屈服强度变化对最终的焊接残余应力分布和大小有显著影响,相变塑性与前两者相比较影响相对较小,但它对焊缝和热影响区在相变过程中的应力变化趋势有一定的减缓作用,从而适度"松弛"了残余应力.

考虑相变塑性影响的渗碳淬火齿轮的残余应力

分析了渗碳淬火齿轮残余应力的形成,建立了一种含相变塑性的热弹性本构关系。利用有限元方法对一个渗碳淬火齿轮的残余应力进行了计算。并与实验结果进行了比较,讨论了引入相变塑性的效果。

Ce—TZP结构陶瓷相变塑性区实验研究

用云纹干涉法对ＺｒＯ＿２相变多晶体三点弯曲梁切口周围应力诱导的相变塑性区进行了实验研究，得到了三点弯曲梁切口周围相变塑性区的形状及相变塑性分布。实验结果表明：Ｃｅ－ＴＺＰ结构陶瓷切口周围存在一个较长的扩展相变塑性区，相变塑性区内拉伸应力方向的塑性应变远大于垂直于拉伸应力方向的塑性应变。所得实验结果为进一步深入研究相变本构关系和相变增韧机理提供了重要的实验依据。

应力对核反应堆压力容器大型锻件用钢相变动力学和相变塑性影响的研究

以核反应堆压力容器 (RPV)大型锻件常用钢为对象 ,研究了应力对贝氏体相变的相变动力学及相变塑性的影响 ,得到定量描述应力诱导相变及相变塑性的模型 。

Q460D钢马氏体相变塑性的实验研究

为建立准确的低碳马氏体钢淬火过程数值计算模型,采用Gleeble3500热模拟实验机对单轴应力作用下Q460D钢马氏体相变的相变塑性进行了研究.通过分析无应力循环和外加应力的实验过程,在试样径向膨胀曲线中分离出了相变塑性应变.实验结果表明,相变塑性应变随外加应力的增加而增大,相变塑性应变与施加应力大致呈线性关系.采用Greenwood-Johnson模型得到了Q460D钢的相变塑性系数.利用所得相变塑性系数计算出膨胀曲线,并与实测膨胀曲线进行比较,计算值与实验值吻合较好,文章结果可用于Q460D钢淬火过程的数值模拟.

18CrNiMo7-6渗碳钢相变塑性系数对残余应力的影响

目的研究碳含量对相变塑性系数的影响,并精确仿真18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后的残余应力分布。方法制备四种不同碳含量(0.21%、0.49%、0.65%、0.87%)的全渗透试样,分别进行不同应力水平下的膨胀试验,测得不同碳含量试样的相变塑性系数K,并输入DEFORM-HT中进行残余应力仿真,同时对f16.72 mm的圆柱试样进行渗碳淬火试验,以验证残余应力模拟的准确性。结果前三种碳含量下马氏体相变动力学参数α变化不大。基于此,提供了一种便于计算高碳含量试样不完整膨胀曲线的K值的方法,计算四种不同碳含量试样的相变塑性系数分别为7.16×10–5、5.45×10–5、5.53×10–5、6.01×10–5MPa–1。分别采用不考虑相变塑性即K=0MPa–1、取为基体值即K=7.16×10–5MPa–1和试验测得与碳含量相关的相变塑性系数进行残余应力仿真,其中采用试验测得相变塑性系数仿真结果与实测的残余应力吻合度最高,残余压应力从表面到心部呈现先增大后减小的趋势。结论经渗碳淬火后的试样表层存在碳梯度,不同碳含量下影响相变塑性系数数值的主导机制不同,导致相变塑性系数随着碳含量的增加而先降低后升高,且其对18CrNiMo7-6钢渗碳淬火后残余应力分布的影响显著。

温度应力对低碳微合金钢连续冷却过程中相变塑性的影响

通过热模拟单轴载荷拉伸/压缩试验,研究了连续冷却过程中温度应力对低碳微合金钢700L相变塑性和相变动力学的影响。结果表明,在1/2奥氏体屈服强度的应力范围内,700L钢的相变塑性应变与温度应力呈线性关系,对应相变塑性参数k为1.357×10-4;整体而言,压应力对700L钢相变塑性的作用效果强于拉应力。连续冷却过程中,外加载荷明显降低了700L钢奥氏体向铁素体转变开始温度,延缓了铁素体相变进程,缩短了相变完成所需时间,并且拉应力作用对700L钢铁素体转变动力学的影响效果更显著。

相变塑性锚杆材料淬火-碳分配-回火热处理工艺研究

研究了可用做超高强度锚杆材料的低碳Si-Mn系TRIP钢的Q-P-T热处理的力学性能,结果表明:经Q-P-T得到的显微组织主要是具有高位错密度的细条状马氏体和10%～15%的残留奥氏体,马氏体上析出了细小共格复杂碳化物。在延伸率≥17.3%的条件下,最佳综合性能σb×σs为1 874 520 MPa,其中抗拉强度σb=1 640 MPa。

30Cr2Ni4MoV钢马氏体相变塑性分析

利用Gleeble-3500型热模拟机,对单轴应力载荷作用下30Cr2Ni4MoV钢马氏体相变过程中的塑性行为进行了实验分析。采用不同的应力加载方案,测试试样在不同载荷作用下的总应变,并对试样的弹性应变、组织应变及热应变进行分离,最终得到相变塑性应变。采用Greenwood-Johnson相变塑性模型得到试验钢种的相变塑性参数K。研究结果表明:马氏体相变塑性应变是30Cr2Ni4MoV钢在热处理过程中发生变形的重要原因,相变塑性应变与参数K随外加载荷的增大而增加。

冷却速度对45号钢相变塑性的影响

本研究主要探讨冷却速率对0.45%C钢相转变塑性应变的影响。研究表明,随着冷却速率的下降,相转变塑性应变增大,特别是当冷却速率低于10℃/s时,更是如此。根据Greenwood-Johnson机制(应变调节机制),采用晶体塑性快速傅里叶变换数值方法进行了相变塑性建模。结果表明,有三种相互关联的机制控制相变塑性量作为冷却速率的函数:弱相屈服应力与温度的关系,体积变化与冷却速率的关系(冷却速率越大,体积变化越大),粘塑性行为对高温蠕变应变的影响。当相变在低温下发生时,该模型预测的相变塑性应变与高冷却速率(通常为10℃/s及以上)下的实验应变值较为接近,当相变在高温下发生时,该模型预测的相变塑性应变低于慢冷速度下的实验应变值。这些结果表明,该模型应考虑蠕变/粘塑性等其它机制,以预测冷却速率对相变诱导塑性的影响。

产学研紧密合作开发新型相变塑性钢———祝贺上海市金属学会成立50周年

阐述了相变诱发塑性钢的特性及其在先进汽车用钢中的重要作用。举例说明了鞍山钢铁公司和上海大学在产学研结合的模式下成功进行了不同等级相变塑性钢的研发。

冷却模式对NM400相变塑性及残余应力的影响

轧后快速冷却已成为制备耐磨钢NM400的重要手段,但快速冷却过程会在带钢内引入高幅值残余应力,导致带钢出现板形缺陷,并在后续加工以及使用过程中出现畸变。因此,弄清NM400在连续冷却过程的相变行为以及冷却速度对其相变行为的影响规律,是干预带钢相变行为、改善连续冷却过程带钢内残余应力水平及分布的关键。针对某厂热轧连续冷却过程采取的两种冷却模式造成的板形差异问题,通过热模拟试验、基于断裂力学原理的裂纹柔度法以及建立ABAQUS有限元仿真模型,计算了连续冷却过程的温度场、应力应变场,揭示了冷却模式对NM400相变塑性及残余应力的影响规律。研究结果表明,连续冷却过程残余应力的形成分为3个阶段,即热应力主导阶段、表面相变主导阶段和心部相变主导阶段;相变塑性应变的大小及方向与加载在相变瞬间的应力直接相关;加大冷速会提高带钢心部相变开始时带钢表面相变的体积分数,该体积分数越大,心部开始相变时所受到的拉应力水平越高,所产生的相变塑性应变越大,与相变应变两者叠加后在材料内会引入高幅值残余应力。研究成果可为耐磨钢NM400连续冷却过程残余应力调控提供数据基础和理论依据。