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Mg-5.0Zn-x Ca合金的微观组织与力学性能研究

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热加工工艺 2024年 86-89页

作者：张立生王小巩华北理工大学轻工学院华北理工大学教育部现代冶金技术重点实验室

通过金属型铸造制备了Mg-5.0Zn-x Ca（x=0、0.25、0.50）合金，并进行了均匀化处理和热挤压变形。采用OM、SEM、EDS、拉伸试验等手段，研究了Ca对Mg-5.0Zn-x Ca合金微观组织与力学性能的影响。结果表明：随着Ca含量的增加，铸态Mg-5.0Zn... 详细信息

通过金属型铸造制备了Mg-5.0Zn-x Ca（x=0、0.25、0.50）合金，并进行了均匀化处理和热挤压变形。采用OM、SEM、EDS、拉伸试验等手段，研究了Ca对Mg-5.0Zn-x Ca合金微观组织与力学性能的影响。结果表明：随着Ca含量的增加，铸态Mg-5.0Zn-x Ca合金中的Mg Zn相逐渐减少，Ca2Mg6Zn3相含量和尺寸逐渐增加，晶粒尺寸逐渐增大。铸态Mg-5.0Zn-0.50Ca合金中Ca2Mg6Zn3相呈断续网状结构。Ca元素的加入，可以明显细化挤压态Mg-5.0Zn-x Ca合金的晶粒。随着Ca含量的增加，挤压态Mg-5.0Zn-x Ca合金的晶粒尺寸逐渐减小，强度逐渐升高，伸长先升高后降低。挤压态Mg-5.0Zn-0.50Ca合金的强度最大，Mg-5.0Zn-0.25Ca合金的塑性最佳，伸长率达到25.4%。

关键词： Mg-Zn-Ca合金 Ca元素组织力学性能

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基于ELM的H型钢组织预测专家系统

锻压技术 2024年第1期49卷 241-248页

作者：刘亚玓马劲红王小巩华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210

采用极限学习机建立了H型钢组织预测专家系统,可根据H型钢的化学成分、工艺参数及冷却速度来预测轧后钢种的微观组织、晶粒等级和平均冲击功。以某钢厂H型钢的生产数据为专家系统的数据库,批量预测了H型钢的微观组织、平均冲击功和晶粒... 详细信息

采用极限学习机建立了H型钢组织预测专家系统,可根据H型钢的化学成分、工艺参数及冷却速度来预测轧后钢种的微观组织、晶粒等级和平均冲击功。以某钢厂H型钢的生产数据为专家系统的数据库,批量预测了H型钢的微观组织、平均冲击功和晶粒等级,预测结果表明,决定系数R2较高,拟合程度好;平均绝对百分比误差较小,精度高。为验证专家系统的可行性,采用与预测相同钢材、相同轧制工艺参数的H型钢进行金相实验和夏比冲击实验,由实验得到的微观组织占比、平均冲击功及晶粒等级与预测值基本一致。结果表明:基于ELM建立的H型钢组织预测专家系统,其预测结果精度高,对实际生产有较好的参考价值。

关键词： H型钢极限学习机专家系统微观组织平均冲击功晶粒等级

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退火工艺下轧制差厚板非均匀温度场研究

燕山大学学报 2024年第4期48卷 322-332页

作者：卢日环宋行之王小巩刘自权贾方振张思佳胡贤磊燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 河钢集团邯钢公司技术中心河北邯郸056015 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

轧制差厚钢板具有连续变化的厚度特性,因此在退火工艺下不同厚度区域的温度变化路径存在显著差异。这种差异改变了轧制差厚钢板的微观组织及力学性能,进而直接影响其后续成形及服役性能。为掌握退火工艺下轧制差厚钢板具有的性能差异化... 详细信息

轧制差厚钢板具有连续变化的厚度特性,因此在退火工艺下不同厚度区域的温度变化路径存在显著差异。这种差异改变了轧制差厚钢板的微观组织及力学性能,进而直接影响其后续成形及服役性能。为掌握退火工艺下轧制差厚钢板具有的性能差异化特性及产生内因,需要对轧制差厚钢板热处理过程中的温度分布及规律进行系统研究。研究所用轧制差厚钢板的几何特征为:薄区、过渡区及厚区纵向长度均为50 mm;薄区厚度1 mm,厚区为1.5 mm,差厚比1.5,过渡区厚度连续变化且无突变。建立了同步考虑轧制差厚钢板厚度连续变化特性及综合传热形式的温度场非稳态理论模型,并通过实验方法验证理论模型准确性。结果表明,在预设退火温度780℃的升温历程中,以薄区达到临界温度的时间(75 s)为测温终点,各厚区最高温度为779.3℃;最高温差135.1℃,整体呈现先增后减的趋势;最大升温速率为21.9℃/s,之后各区域升温速率逐步递减且在到达37 s时各厚区升温速率的高低顺序发生转变。研究通过分析轧制差厚钢板随时间变化的温度分布态势与其内在规律,以期为轧制差厚钢板热处理后的性能差异化预测提供理论基础及有效方法。

关键词：轧制差厚钢板非均匀温度场厚度连续变化特性温度分布差异

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热轧薄规格带钢板凸度纵向分布特征的研究

热加工工艺 2024年第7期53卷 103-108,112页

作者：蒲实孔超王小巩鲁剑龙李红斌周景鑫田亚强陈连生华北理工大学教育部现代冶金技术重点实验室河北唐山063210 河钢股份有限公司承德分公司板带事业部河北承德067102

为了控制某1780 mm热轧生产线薄带钢板凸度的纵向分布,通过分析现场轧制过程工艺及板凸度数据,对影响因素进行了定量分析。结果表明:随着带钢厚度的减小,带钢板凸度纵向差值越大,其带钢长度方向上F7机架出口温度、速度和F1机架轧制压力... 详细信息

为了控制某1780 mm热轧生产线薄带钢板凸度的纵向分布,通过分析现场轧制过程工艺及板凸度数据,对影响因素进行了定量分析。结果表明:随着带钢厚度的减小,带钢板凸度纵向差值越大,其带钢长度方向上F7机架出口温度、速度和F1机架轧制压力和弯辊力差值越大。随着带钢宽度的减小,板凸度纵向衰减量逐渐增大,带钢中后部的板凸度逐渐低于目标值的下限。随精轧F7机架出口速度、温度的升高以及F1机架轧制压力和弯辊力的降低,板凸度发生衰减,且上述轧制参数波动值越大衰减特征越明显、衰减量越大。

关键词：薄规格热轧带钢板凸度纵向分布轧制温度轧制速度轧制压力

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基于Z参数金属热变形分段流变应力模型研究

钢铁研究学报 2013年第7期25卷 27-32页

作者：王健王小巩肖宏燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004

考虑峰值应力后的稳态应力的软化机制,构建了包括动态回复和动态再结晶过程的基于Z参数的金属热成形分段流变应力数学模型,在Gleeble-3500热力模拟试验机上采用圆柱试样对金属材料进行了进行恒温和恒速热压缩变形试验,研究其在高温塑性... 详细信息

考虑峰值应力后的稳态应力的软化机制,构建了包括动态回复和动态再结晶过程的基于Z参数的金属热成形分段流变应力数学模型,在Gleeble-3500热力模拟试验机上采用圆柱试样对金属材料进行了进行恒温和恒速热压缩变形试验,研究其在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律,确定其形变表观激活能Q和应变硬化指数n,得到了峰值应力,峰值应变,稳态应力与lnZ的线性关系以及动态回复参数和动态再结晶动力学的数学模型,分段流变应力模型的模拟结果与试验结果吻合较好。

关键词：热压缩流变应力动态再结晶峰值应变 Z参数

抗大变形管线钢热变形行为及流变应力模型研究

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抗大变形管线钢热变形行为及流变应力模型研究

作者：王小巩燕山大学

学位级别：硕士

流变应力模型是制订金属材料热变形工艺规程、控制材料组织性能的重要模型，同时也是进行数值模拟的基础，有着重要的理论和实用价值。由于金属塑性变形组织、结构变化复杂、导致各种变形条件对流变应力的影响难以用理论计算得出流变应... 详细信息

流变应力模型是制订金属材料热变形工艺规程、控制材料组织性能的重要模型，同时也是进行数值模拟的基础，有着重要的理论和实用价值。由于金属塑性变形组织、结构变化复杂、导致各种变形条件对流变应力的影响难以用理论计算得出流变应力的解析式，因此各国学者借助于半经验的方法依据实验数据确定金属材料高温变形的流变应力模型。一个好的模型不仅应该能准确地描述材料的变形过程，还应具有明确的物理意义，随着自动化程度的不断提高、工程实际要求越来越严格、新钢种的不断研发，迫切需求针对我国实际情况以及具体钢种建立更精确、更具明确物理意义的流变应力数学模型。塑性成形过程中流变应力不仅受变形温度、变形程度、应变速率和合金化学成分的影响，同时也是变形体内部显微组织演变的综合反映，位错运动引起的滑移是造成晶体宏观塑性变形的主要微观机制，关于材料的流变应力模型，目前尚未有严格物理意义上的理论模型，自20世纪初起，人们对材料加工硬化状态的流变行为进行了大量研究，研究人员从不同角度、用不同试验方法、不同计算方法和计算机软件建立了许多金属材料的半经验数学模型。目前有学者采用考虑加工硬化、动态回复和动态再结晶影响的两阶段模型来对具有明显动态再结晶特征的材料进行建模，该模型综合考虑了加工硬化，以及动态回复和动态再结晶软化作用对热成形过程的影响，具有一定的物理基础，并且能够表达应变对应力的影响，但是也存在一些问题。本课题模型旨在引入动态再结晶（DRX）晶粒部分的流变应力概念，给出新的更具物理实际意义的DRX软化分数计算模型，建立金属高温热成形两阶段本构模型，以DRX临界应力为界将流变应力曲线分为两个部分，初始应力-动态再结晶临界应力，临界应力到稳态应力。以位错密度为内部变量推导加工硬化部分流变应力与特征点应力、应变值以及动态回复参数的数学模型，进而建立描述DRX晶粒流变应力的数学模型，然后通过对热压缩实验得到的流变应力曲线的分析处理，求解得到关键特征点的应力、应变值，利用JMAK经典方程计算再结晶动力学，得到关于特征点变量(初始屈服应力，DRX临界应力，加工硬化饱和应力)、动态回复参数、方程待定参数与Z参数的内在联系，最终构造关于Z参数的各部分的本构关系整体计算模型。

关键词：加工硬化流变应力动态回复动态再结晶 Z参数

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X70HD抗大变形管线钢热变形行为

材料热处理学报 2015年第1期36卷 211-216页

作者：王健杨海涛王小巩闫涛红燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 燕山大学理学院河北秦皇岛066004

通过考虑临界应变以后的软化机制,构建了包括动态回复和动态再结晶过程的金属热成形分段流变应力数学模型。利用Gleeble3500热模拟试验机进行了X70HD抗大变形管线钢低应变速率到高应变速率下的单道次热压缩实验,获得了应力-应变曲线,并... 详细信息

通过考虑临界应变以后的软化机制,构建了包括动态回复和动态再结晶过程的金属热成形分段流变应力数学模型。利用Gleeble3500热模拟试验机进行了X70HD抗大变形管线钢低应变速率到高应变速率下的单道次热压缩实验,获得了应力-应变曲线,并确定了基于Z参数的特征点、待定参数值,验证了模型不但在低应变速率下适用,在高应变速率下仍具备较高的准确性;建立了从动态再结晶开始到完成整个过程被考虑在内的再结晶动力学模型,通过与基于Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程求得的动态再结晶实际体积分数相比较,表明该动力学模型具有很高的精确度,可为抗大变形管线钢生产中的组织、性能预报提供理论依据。

关键词：抗大变形管线钢流变应力模型高应变速率动力学模型

A new mathematical model for predicting flow stress of X70HD under hot deformation

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Journal of Central South University 2015年第6期22卷 2052-2059页

作者：王健王小巩杨海涛余超肖宏 National Engineering Research Center for Equipment and Technology of Cold Rolling Strip (Yanshan University) State Key Laboratory of Rolling and Automation (Northeastern University)

To realize numerical simulation of rolling and obtain the hot forming process parameters for X70 HD steel, the flow stress behaviors of X70 HD steel were investigated under different temperatures（820-1100 ℃ and strain rates（0.01-10 s-1） on a Gleeble-3500 thermo-simulation machine. A new flow stress model was established. The linear and exponential relationship methods were applied to the parameters with respect to temperature and deformation rates. The rise of curve ends under certain conditions was analyzed. The flow stress of X70 HD steel predicted by the proposed model agrees well with the experimental results. So, it greatly improves the precision of the metal thermoplastic processing through finite element method and practical application of engineering.

关键词： flow stress dynamic recovery dynamic reerystallization Z parameter

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热轧带钢板凸度纵向分布三重调控研究与应用

钢铁 2023年第10期58卷 92-101页

作者：王小巩李红斌孔超田亚强鲁剑龙陈连生华北理工大学教育部现代冶金技术重点实验室河北唐山063210 承德钒钛新材料有限公司板带事业部河北承德067102

由于带钢头尾存在温差,并且薄规格带钢轧制时间较长,承德钒钛1780 mm热轧生产线薄规格带钢板凸度产生明显纵向衰减现象,影响带钢质量。针对这一现象,对现场包括CVC原始辊型、工作辊横移量设置以及各机架弯辊力设置进行了分析,发现在不... 详细信息

由于带钢头尾存在温差,并且薄规格带钢轧制时间较长,承德钒钛1780 mm热轧生产线薄规格带钢板凸度产生明显纵向衰减现象,影响带钢质量。针对这一现象,对现场包括CVC原始辊型、工作辊横移量设置以及各机架弯辊力设置进行了分析,发现在不改变现有冷却设备、轧制节奏的前提下,现有工艺参数已达到板凸度控制极限。基于此分析,提出了CVC原始辊型优化+工作辊横移控制+弯辊力动态调整的三重组合调控方法,为改善现场带钢板凸度衰减提供了理论指导和依据。基于金属三维变形模型和辊系弹性变形模型,考虑现场工况和工艺特点,构建了适用于该钢厂热轧薄规格带钢的板凸度控制模型。提出了分别以F1、F1和F2、F1~F3和F1~F4为目标的4种辊型优化方案,并将4种辊型优化方案结合工作辊横移、弯辊力动态调整后对板凸度纵向分布的影响及其分布规律进行了分析研究。结果表明,以(45±15)μm为目标板凸度时,4种优化方案可使带钢分别获得34~45、37~45、40~47、41.2~49.4μm的板凸度纵向分布,对应的凸度衰减量分别为11、8、7、8.2μm,同时可将F1、F2、F3、F4机架弯辊力调控窗口分别提高500、550、740、680 kN。除此之外,将该方法应用于板凸度衰减最为明显的1.5 mm×1250 mm规格带钢现场生产,板凸度衰减量可减小至8~10μm。

关键词：热轧带钢板凸度纵向衰减 CVC 工作辊横移弯辊力在线调整