Skip to main content
Erschienen in: Metals and Materials International 10/2022

25.03.2022

Hot Deformation Behaviors and Process Parameters Optimization of Low-Density High-Strength Fe–Mn–Al–C Alloy Steel

Erschienen in: Metals and Materials International | Ausgabe 10/2022

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The hot deformation behavior of low-density high-strength Fe–Mn–Al–C alloy steel at T = 900-1150 °C and \(\dot{\varepsilon }\) = 0.01-10 s−1 was studied by the Gleeble-3500 thermo-mechanical simulator. The rheological stress curve characteristics of the steel were analyzed through experimental data, and a physical constitutive model considering strain coupling was established. At the same time, the finite element software DEFORM was used to calculate the critical damage value of the steel, and the influence of T and \(\dot{\varepsilon }\) on the maximum damage value was considered. By introducing the dimensionless parameter Zener–Hollomon, the critical damage model was established. Finally, the workability of the steel was evaluated by using the intuitive processing map technology. The results indicated that Fe–Mn–Al–C alloy steel is a positive strain rate-sensitive and a negative temperature-sensitive material, and the constitutive model considering physical parameters can well predict the rheological stress of the steel during hot deformation (R = 0.997). The critical damage factor of Fe–Mn–Al–C alloy steel varies with the change of T and \(\dot{\varepsilon }\), and the range is 0.359-0.535. At the same time, the critical damage factor is more sensitive to \(\dot{\varepsilon }\). At a constant T, the damage factor decreases with the increase of \(\dot{\varepsilon }\). Based on the Prasad instability criterion, the dynamic material model processing map and the microstructure verification after thermal compression, the rheological instability characteristics of the steel are mainly mechanical instability and local plastic flow, and the stable deformation area is mainly characterized by dynamic recrystallization. The optimal hot working process window of the steel is 975-1050 °C/0.01-0.032 s−1.

Graphical abstract

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat C.M. Chu, H. Huang, P.W. Kao, D. Gan, Scripta Metall. Mater. 30, 505 (1994)CrossRef C.M. Chu, H. Huang, P.W. Kao, D. Gan, Scripta Metall. Mater. 30, 505 (1994)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat I. Zuazo, B. Hallstedt, B. Lindahl, M. Selleby, M. Soler, A. Etienne, A. Perlade, D. Hasenpouth, V. Massardier-Jourdan, S. Cazottes, X. Kleber, JOM 66, 1747 (2014)CrossRef I. Zuazo, B. Hallstedt, B. Lindahl, M. Selleby, M. Soler, A. Etienne, A. Perlade, D. Hasenpouth, V. Massardier-Jourdan, S. Cazottes, X. Kleber, JOM 66, 1747 (2014)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat S. Chen, R. Rana, A. Haldar, R.K. Ray, Prog. Mater Sci. 89, 345 (2017)CrossRef S. Chen, R. Rana, A. Haldar, R.K. Ray, Prog. Mater Sci. 89, 345 (2017)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat P. Ren, X.P. Chen, Z.X. Cao, L. Mei, W.J. Li, W.Q. Cao, Q. Liu, Mater. Sci. Eng. A 752, 160 (2019)CrossRef P. Ren, X.P. Chen, Z.X. Cao, L. Mei, W.J. Li, W.Q. Cao, Q. Liu, Mater. Sci. Eng. A 752, 160 (2019)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat X. Chen, Q. Liao, Y. Niu, W. Jia, Q. Le, C. Cheng, F. Yu, J. Cui, J. Mater. Res. Technol. 8, 1859 (2019) X. Chen, Q. Liao, Y. Niu, W. Jia, Q. Le, C. Cheng, F. Yu, J. Cui, J. Mater. Res. Technol. 8, 1859 (2019)
6.
Zurück zum Zitat P. Liu, R. Zhang, Y. Yuan, C. Cui, Y. Zhou, X. Sun, J. Alloy. Compd. 831, 154618 (2020)CrossRef P. Liu, R. Zhang, Y. Yuan, C. Cui, Y. Zhou, X. Sun, J. Alloy. Compd. 831, 154618 (2020)CrossRef
7.
8.
Zurück zum Zitat Y.H. Sun, R.C. Wang, J. Ren, C. Peng, Y. Feng, Mech. Mater. 131, 158 (2019)CrossRef Y.H. Sun, R.C. Wang, J. Ren, C. Peng, Y. Feng, Mech. Mater. 131, 158 (2019)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat R.H. Wu, Y. Liu, C. Geng, Q. Lin, Y. Xiao, J. Xu, W. Kang, J. Alloy. Compd. 713, 212 (2017)CrossRef R.H. Wu, Y. Liu, C. Geng, Q. Lin, Y. Xiao, J. Xu, W. Kang, J. Alloy. Compd. 713, 212 (2017)CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat Z. Li, Y.C. Wang, X.W. Cheng, Z. Li, C. Gao, S. Li, Mater. Sci. Eng. A 822, 141683 (2021)CrossRef Z. Li, Y.C. Wang, X.W. Cheng, Z. Li, C. Gao, S. Li, Mater. Sci. Eng. A 822, 141683 (2021)CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat M. Detrois, S. Antonov, S. Tin, Paul D. Jablonski, Jeffrey A. Hawk, Mater. Charact. 157, 109915 (2019)CrossRef M. Detrois, S. Antonov, S. Tin, Paul D. Jablonski, Jeffrey A. Hawk, Mater. Charact. 157, 109915 (2019)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Y.H. Han, C.S. Li, J.Y. Ren, C. Qiu, E. LI, S. Chen, Met. Mater. Int. 27, 3574 (2021)CrossRef Y.H. Han, C.S. Li, J.Y. Ren, C. Qiu, E. LI, S. Chen, Met. Mater. Int. 27, 3574 (2021)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Y.X. Chen, T. Li, Z.H. Gong, J.-Q. Zhao, G. Yang, J. Iron Steel Res. 32, 150 (2020) Y.X. Chen, T. Li, Z.H. Gong, J.-Q. Zhao, G. Yang, J. Iron Steel Res. 32, 150 (2020)
16.
Zurück zum Zitat H.L. Wei, G.Q. Liu, X. Xiao, M. Zhang, Acta Metall. Sin. 49, 731 (2013)CrossRef H.L. Wei, G.Q. Liu, X. Xiao, M. Zhang, Acta Metall. Sin. 49, 731 (2013)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat F.Q. Yang, Research on the preparation technology and deformation mechanism of automobile light-weight Fe-Mn-Al-C high strength steel, Ph.D. thesis, University of Science and Technology Beijing (2015) F.Q. Yang, Research on the preparation technology and deformation mechanism of automobile light-weight Fe-Mn-Al-C high strength steel, Ph.D. thesis, University of Science and Technology Beijing (2015)
18.
Zurück zum Zitat H. Gwon, S. Shin, J. Jeon, T. Song, S. Kim, B.C. De Cooman, Met. Mater. Int. 25, 594 (2019)CrossRef H. Gwon, S. Shin, J. Jeon, T. Song, S. Kim, B.C. De Cooman, Met. Mater. Int. 25, 594 (2019)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat H.J. Frost, M.F. Ashby, Deformation-Mechanism Maps: The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics (Pergamon Press, Oxford, 1982) H.J. Frost, M.F. Ashby, Deformation-Mechanism Maps: The Plasticity and Creep of Metals and Ceramics (Pergamon Press, Oxford, 1982)
20.
21.
Zurück zum Zitat Z.W. Zhou, H.Y. Gong, J. You, S. Liu, J. He, Mater. Today Commun. 28, 102507 (2021)CrossRef Z.W. Zhou, H.Y. Gong, J. You, S. Liu, J. He, Mater. Today Commun. 28, 102507 (2021)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Q.S. Dai, Y.L. Deng, J.G. Tang, Y. Wang, T. Nonferr. Metal. Soc. China 29, 2252 (2019)CrossRef Q.S. Dai, Y.L. Deng, J.G. Tang, Y. Wang, T. Nonferr. Metal. Soc. China 29, 2252 (2019)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat M. Shalbafi, R. Roumina, R. Mahmudi, J. Alloy. Compd. 696, 1269 (2017)CrossRef M. Shalbafi, R. Roumina, R. Mahmudi, J. Alloy. Compd. 696, 1269 (2017)CrossRef
24.
25.
Zurück zum Zitat G.Z. Quan, Y.X. Wang, Y.W. Zhang, F.B. Wang, L. Gao, J. Chongqing Univ. 34, 51 (2011) G.Z. Quan, Y.X. Wang, Y.W. Zhang, F.B. Wang, L. Gao, J. Chongqing Univ. 34, 51 (2011)
26.
Zurück zum Zitat G.Z. Quan, Y. Tong, J. Zhou, J. Funct. Mater. 41, 892 (2010) G.Z. Quan, Y. Tong, J. Zhou, J. Funct. Mater. 41, 892 (2010)
27.
Zurück zum Zitat Q. Zhang, Y.F. Fu, Hot Work. Technol. 42, 25 (2013) Q. Zhang, Y.F. Fu, Hot Work. Technol. 42, 25 (2013)
28.
Zurück zum Zitat J. Liu, P. Wang, Rare Metal Mat. Eng. 43, 2455 (2014) J. Liu, P. Wang, Rare Metal Mat. Eng. 43, 2455 (2014)
29.
Zurück zum Zitat M.-S. Chen, W.-Q. Yuan, Y.C. Lin, H.-B. Li, Z.-H. Zou, Vacuum 146, 142 (2017)CrossRef M.-S. Chen, W.-Q. Yuan, Y.C. Lin, H.-B. Li, Z.-H. Zou, Vacuum 146, 142 (2017)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat P. Wan, T. Kang, F. Li, P. Gao, L. Zhang, Z. Zhao, J. Mater. Res. Technol. 15, 1059 (2021) P. Wan, T. Kang, F. Li, P. Gao, L. Zhang, Z. Zhao, J. Mater. Res. Technol. 15, 1059 (2021)
31.
Zurück zum Zitat G.-Z. Quan, G.-S. Li, Y. Wang, J. Zhou, P.-C. LI, Trans. Mater. Heat Treatment 34, 175 (2013) G.-Z. Quan, G.-S. Li, Y. Wang, J. Zhou, P.-C. LI, Trans. Mater. Heat Treatment 34, 175 (2013)
32.
Zurück zum Zitat P. Wan, H. Zou, K.L. Wang, Z.Z. Zhao, Met. Mater. Int. 27, 4235 (2021)CrossRef P. Wan, H. Zou, K.L. Wang, Z.Z. Zhao, Met. Mater. Int. 27, 4235 (2021)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Y. Wang, J. Li, Y. Xin, C. Li, Y. Cheng, X. Chen, M. Rashad, B. Liu, Y. Liu, Mater. Sci. Eng. A 768, 138483 (2019) Y. Wang, J. Li, Y. Xin, C. Li, Y. Cheng, X. Chen, M. Rashad, B. Liu, Y. Liu, Mater. Sci. Eng. A 768, 138483 (2019)
35.
Zurück zum Zitat L. Li, Y. Wang, H. Li, W. Jiang, T. Wang, C.-C. Zhang, F.Wang, H. Garmestani, Comput. Mater. Sci. 166, 221 (2019)CrossRef L. Li, Y. Wang, H. Li, W. Jiang, T. Wang, C.-C. Zhang, F.Wang, H. Garmestani, Comput. Mater. Sci. 166, 221 (2019)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat E. Aryshenskii, J. Hirsch, V. Bazhin, R. Kawalla, U. Pral, T. Nonferr. Metal. Soc. China 29, 893 (2019)CrossRef E. Aryshenskii, J. Hirsch, V. Bazhin, R. Kawalla, U. Pral, T. Nonferr. Metal. Soc. China 29, 893 (2019)CrossRef
37.
38.
Zurück zum Zitat Y.V.R.K. Prasad, H.L. Gegel, S.M. Doraivelu, J.C. Malas, J.T. Morgan, K.A. Lark, D.R. Barker, Metall. Trans. A 15, 1883 (1984)CrossRef Y.V.R.K. Prasad, H.L. Gegel, S.M. Doraivelu, J.C. Malas, J.T. Morgan, K.A. Lark, D.R. Barker, Metall. Trans. A 15, 1883 (1984)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat L.Y. Ye, Y.W. Zhai, L.Y. Zhou, H. Wang, P. Jiang, J. Manuf. Process. 59, 535 (2020)CrossRef L.Y. Ye, Y.W. Zhai, L.Y. Zhou, H. Wang, P. Jiang, J. Manuf. Process. 59, 535 (2020)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat Y.V.R.K. Prasad, T.Seshacharyulu, Mater. Sci. Eng. A 243, 82 (1998)CrossRef Y.V.R.K. Prasad, T.Seshacharyulu, Mater. Sci. Eng. A 243, 82 (1998)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat Z.-H. Zhang, Y.-N. Liu, X.-K. Liang, Y. She, Mater. Sci. Eng. A 474, 254 (2008) Z.-H. Zhang, Y.-N. Liu, X.-K. Liang, Y. She, Mater. Sci. Eng. A 474, 254 (2008)
43.
Zurück zum Zitat H. Gwon, J.-K. Kim, B. Jian, H. Mohrbacher, T. Song, S.-K. Kim, B.C. De Cooman, Mater. Sci. Eng. A 711, 130 (2018)CrossRef H. Gwon, J.-K. Kim, B. Jian, H. Mohrbacher, T. Song, S.-K. Kim, B.C. De Cooman, Mater. Sci. Eng. A 711, 130 (2018)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat J.X. Liu, H.B. Wu, S.W. Yang, X. Yu, C. Ding, Mater. Lett. 285, 128999 (2021)CrossRef J.X. Liu, H.B. Wu, S.W. Yang, X. Yu, C. Ding, Mater. Lett. 285, 128999 (2021)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat P.L. Narayana, C.-L. Li, J.-K. Hong, S.-W. Choi, C.H. Park, S.-W. Kim, S.E. Kim, N.S. Reddy, J.-T. Yeom, Met. Mater. Int. 25, 1063 (2019)CrossRef P.L. Narayana, C.-L. Li, J.-K. Hong, S.-W. Choi, C.H. Park, S.-W. Kim, S.E. Kim, N.S. Reddy, J.-T. Yeom,  Met. Mater. Int. 25, 1063 (2019)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat Y.M. Huo, T. He, S.S. Chen, H. Ji, R. Wu, J. Manuf. Process. 44, 113 (2019)CrossRef Y.M. Huo, T. He, S.S. Chen, H. Ji, R. Wu, J. Manuf. Process. 44, 113 (2019)CrossRef
Metadaten
Titel
Hot Deformation Behaviors and Process Parameters Optimization of Low-Density High-Strength Fe–Mn–Al–C Alloy Steel
Publikationsdatum
25.03.2022
Erschienen in
Metals and Materials International / Ausgabe 10/2022
Print ISSN: 1598-9623
Elektronische ISSN: 2005-4149
DOI
https://doi.org/10.1007/s12540-021-01144-x

Weitere Artikel der Ausgabe 10/2022

Metals and Materials International 10/2022 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.