铸态T/P91耐热合金钢热加工图与热挤压工艺

利用热力模拟实验研究铸态耐热合金钢T/P91材料在热加工温度范围900～1200℃、应变速率范围0.01～5 s-1、变形量60%、70%下的真应力-应变曲线,并建立铸态T/P91合金钢的热变形本构方程;利用DMM动态材料模型计算出铸态T/P91合金钢在热变形中的耗散因子和流变失稳判据,绘制出热加工图。结果表明,热加工图预测的安全区晶粒组织均匀、组织易出现失稳开裂和组织粗大的缺陷,T/P91合金钢的热加工要避免高温低应变;利用DEFROM-3D软件通过数值模拟研究挤压工艺参数对挤压过程动态再结晶的影响,制定工艺参数为：挤压温度1500～1200℃,挤压比9,挤压速度26～36 mm/s。

铸态P91合金钢修正本构模型及变形激活能演化

利用Gleeble-3500多功能热模拟试验机在温度为900~1250℃,应变速率为0.01~5 s^(-1)的变形条件下对铸态P91合金钢进行热压缩实验。为更好地描述该合金钢的热变形流变行为,并鉴于变形条件对激活能和材料常量参数的影响,对传统的双曲正弦本构模型进行了修正。采用三维抛物曲面拟合的方式确定了材料参数变量和变形激活能关于变形条件的函数,得到了修正本构模型,其相关系数R^(2)=0.993,平均绝对相对误差AARE=3.64%,验证了该模型预测合金钢热流变行为的可靠性。结果表明:变形激活能在82~814 k J·mol^(-1)范围内随温度和应变速率的增大而降低;合金钢在热变形过程中由于动态回复的存在,在应变速率低于1 s^(-1)时,增加变形量降低激活能,应变速率高于1 s^(-1)时,激活能会随变形量的增加而增大。

基于ABAQUS的铸态耐热合金钢热挤压成形数值模拟研究

目的以大口径厚壁管短流程铸挤成形工艺为背景,通过ABAUOS有限元模拟软件研究铸态T/P91合金钢热挤压过程中的变形情况。方法对软件进行二次开发,采用热力耦合分析,研究不同热挤压条件下挤压过程中应力场、应变场及成形件动态再结晶率的变化,最终得出有利于指导工业生产的热挤压工艺参数。结果模拟结果表明:应力和应变随时间不断增大,增长率在凹模锥角区达到最大值,当材料在挤压力作用下流出挤压筒后,应力不断减小而应变趋于稳定;以成形件流出挤压筒时的径向截面为参考,动态再结晶率分布为中心高两边低,且随着挤压比、初始挤压温度和挤压速度的增大,成形件整体动态再结晶率差别降低;挤压速度越大,成形件应力分布越不均匀。结论铸态T/P91合金钢热挤压最优工艺参数为:初始挤压温度为1150~1200℃,挤压比为9,挤压速度为25 mm/s。

铸态P91耐热合金钢高温流变行为及本构方程

为了研究铸态P91耐热合金钢的高温变形流变特性,建立铸态P91耐热合金钢高温流变应力本构方程,采用Gleeble-3500热模拟实验机对铸态P91耐热合金钢进行等温热压缩实验,研究了变形温度为900-1200℃、应变速率为0.015 s^-1、变形量为60%条件下的热变形行为。研究结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶现象越容易发生,流变应力显著降低,曲线由加工硬化型向动态回复及动态再结晶型转变。在双曲正弦修正的Arrhenius型方程及Zener-Hollomon参数的基础上,考虑真应变对流动应力的影响,建立了铸态P91耐热合金钢的流变应力模型及本构方程。误差分析表明,所建立的本构方程具有良好的精度。

铸态P91耐热合金钢动态再结晶模型的建立

采用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度为900~1200℃,应变速率为0.01~5 s-1,总应变量为60%的变形条件下,进行了单向热压缩实验,获得铸态P91耐热合金钢的真实应力-应变曲线,对其进行分析发现热变形过程发生了动态再结晶,曲线共分为3种类型：加工硬化型、动态回复型和动态再结晶型。对热变形后的试样进行微观组织研究,分析变形温度和应变速率对动态再结晶组织演变的影响。以Avrami方程为基础,采用应力应变和平均晶粒尺寸等数据,通过线性回归的分析方法,分别建立了动态再结晶动力学模型、运动学模型和晶粒尺寸模型,得到了铸态P91耐热合金钢完整的动态再结晶模型。