13Cr油井专用钢的高温塑性变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机,对石油油井管用钢13Cr马氏体不锈钢进行了高温轴向压缩试验,热变形温度为1000~1250℃,应变速率为0.1~20 s^-1。通过试验获得了试验钢的高温流变曲线,其流变曲线符合典型的动态再结晶特征。根据流变曲线计算出该钢的热变形激活能为405262 J·mol^-1,并建立了试验钢的热变形本构方程及Z参数公式,同时绘制了试验钢的动态再结晶状态图与热加工图,理论上确定了最佳热变形工艺范围是变形温度1075~1125℃和1175~1250℃,应变速率为0.1 s^-1,此时能量耗散效率达到峰值。

氧元素对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金热变形组织及性能的影响

通过严格控制合金熔炼过程原料中杂质元素含量并添加TiO_2来熔炼出实验所需不同氧元素含量的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金铸锭。在Gleeble-3800热模拟试验机上对不同氧含量的钛合金铸锭进行热压缩实验,获得不同温度和变形速率下热压缩变形的应力-应变曲线。通过分析热变形应力应变曲线、计算本征常数,获得氧含量(质量分数)为0. 04%、0. 14%的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金的热变形本构方程。观察金相组织后发现,提高氧元素含量会显著提高合金热变形激活能,抑制合金塑性变形;但适当的氧含量又可以促进合金发生动态再结晶,使得发生动态再结晶所需要的温度降低,发生再结晶的变形速率也有所提高。促进钛合金动态再结晶形核同时,拓宽钛合金热变形过程的加工温度、变形速率的范围;但过量的氧含量也会造成合金热变形过程中流变失稳导致加工区域变小。因此在工业生产过程中需要根据具体的热加工工艺,将合金中杂质元素氧的含量控制在一个合理的范围之内,从而取得更加优异的综合性能。

基于摩擦修正的GE1014钢热本构方程及热加工图

对GE1014钢进行了热变形温度为850~1200℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)、应变量为0.7条件下的高温轴向压缩试验,对流变曲线进行了摩擦修正,建立了GE1014钢的热本构方程和Z参数方程,基于动态材料模型理论建立了GE1014钢的热加工图,并通过材料变形后的显微组织分析确定了热加工图的准确性和最后热变形区域。结果表明,摩擦效应在低变形温度或高应变速率条件下对GE1014钢的高温流变曲线影响显著;计算得到摩擦修正后的GE1014钢的热变形激活能为400.197 kJ·mol^(-1);当试验钢的真应变为0.4和0.7时,在试验条件下的高温、低应变速率区的能量耗散效率η达到最大值0.34。综合分析热加工图及试验钢的显微组织,确定了GE1014钢在变形温度为1100~1150℃、应变速率为0.1 s^(-1)条件下能够获得均匀、细小的完全动态再结晶组织,此时GE1014钢的热加工性能最好。