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焊接用钢热变形行为及其数学模型研究

点击:次??来源:韦德国际1946 时间:2019-04-03

  随着我国造船、桥梁、压力容器、输送管道、建筑等制造工业和焊接自动化技术的迅猛发展,对焊接结构件的需求量呈逐年快速上升,同时对焊接结构件的性能要求越来越高 ,由此对焊接用钢的化学成分、组织状态等也提出了更高的要求。为了更有效控制焊接用钢的组织和性能,有必要研究其热变形的行为,以便为焊接用钢在热轧过程中通过合理的热轧工艺制度而提高强度、提高塑性、改善拉拔性能 [1]。焊接用钢BH08G是目前宝钢高线生产的焊接用钢的主要产品之一, 目前BH08G钢的研究主要在热处理工艺或组织性能的研究,而该钢在高温变形的动态再结晶行为及其动力学参数研究工作目前还未见系统的报道。为此本文研究BH08G钢在不同形变条件下的热变形行为及其动态再结晶过程的各种动力学参数,能为数值模拟提供依据,同时可以提供合理的热塑性成形工艺,改进材料的微观结构,提高产品力学性能。
  1、BH08G钢热变形行为实验研究方法
  热压缩试验试样BH08G取自宝钢高线的退火态线材,其化学成分(质量分数)为:0.077C、0.258Si、1.59Mn、0.34Mo、0.123Ti、0.011P、0.025S 。试样直径为φ10 mm,长度为12 mm,在Gleeble-1500热模拟试验机上进行等温压缩变形。BH08G钢的试验工艺如图1所示,应变速率 分别为 0.10 、5.0 和 10 (1/s),形变温度T分别为 950、1000 和1050 ℃,最大相对应变为 70%.试样以10 ℃/s的加热速率加热至1200℃,保温5 min,然后以 5 ℃/s的速率降温至形变温度,保温15 S 以消除试样内部的温度梯度,最后在变形温度下等温变形。所有试样在变形结束后迅速淬火,在变形过程中,用石墨片润滑以减小压头与试样之间的摩擦作用。
  2、实验结果分析与讨论
  2.1 BH08G焊接用钢形变温度及应变速率对流变应力的影响   图2所示为BH08G焊接用钢在不同变形温度T和应变速率 下的高温应力一应变曲线。由图可见,当应变速度 较低( =0.1 1/s )时,σε曲线均出现峰值 (见图2(a)),属动态再结晶型;而当 达到 5 (1/s) (见图2(b))时,只在变形温度 T >1000℃时,材料才在变形时发生动态再结晶,T 低于950℃时, σε曲线不出现峰值,材料在变形过程中只发生动态回复,而不发生动态再结晶; 当 升高到10(1/s)时,即使 T 升高到950℃, σ—ε 曲线亦不出现峰值(见图2(c)),仍属动态回复型.这一结果表明, 较低时,材料中的储存能较高,从而有利于材料在热变形过程中发生动态再结晶,且随T的升高,峰值应力下降(见图2),即T愈高,愈有利于动态再结晶。在生产中,通过升高T 并降低 ,可使材料迅速达到动态再结晶状态,从而有利于变形金属的晶粒细化。一般认为,具有动态回复机制的流变应力曲线可分为两种情况:① 当加工硬化和动态回复基本达到平衡时应力趋向恒定值;② 动态回复发生后,仍有加工硬化,σε曲线的最后阶段仍呈上升趋势.由图2(b)、(c)可见,当T ≤ 950℃,且 >5(1/ s) 时,曲线为典型的加工硬化和动态回复基本平衡类型。
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