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10Gleeble热模拟实验

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Gleeble-系热／力模拟系统中多轴变形单元特点及应用

Gleeble-系热／力模拟系统中多轴变形单元特点及应用

丰
过 程 相似 的变 化规 律 ，这 与设 备 的加 热 与加 载 的
作 用 方式 密 不 可分 。多轴 变 形单 元 可 以实现 对 试
样 的加 热方 向与加 载 方 向互 相垂 直 ．在 进行 试 样
压 下量／ ｍ ｍ
加 热 的 过程 中 ．砧 头 并 不与 试样 接 触 而 是 与试 样 有 一 定 距离 ． 与 通有 冷 却 水 的主 轴 紧密 相 连 ， 且 可
量 ． 使坯 料 经历 １ 需 Ｏ个 以上 的轧 制道 次 。 在 多轴 变形 单 元上 应 用 的多轴 大 变形 技 术 则 的长 度方 向上加 以约束 ，保 持变 形 过 程 中试样 的
在 一 个方 向上发 生变 形 后 ，要 向另 一 个变 形方 向
动 ， 形过 程 中 的试 样形 貌 如图 ２ ｂ 。 用普碳 钢 变 （ ）选
参 考文献
图 ６ 热 顶盖 清渣 周 期 与 ０Ｂ率 的 关 系
［］新 编钢水精炼及铁水 预处理 １０ １ ５０问 ［ ． 京 ： 国 科 学 技 Ｍ］ 北 中
术 出版 社 ． ０ ７ ２０．
超 细 晶材 料 的方 法 之一 ，其 中采 用 较 多 的是 等 径 示 。
角挤压法 、 高压 扭 转 法 和 多 向锻 造／ 缩 ， 些 方 压 这
铁 素体 晶粒 细化 是 通过 形 变诱 导析 出和 铁 素 应 变 的 累积 只是 细 化 晶粒 的条 件 之一 ，一 味 追求 材 料 累积 大应 变量 。 不一 定 能获得 超 细 晶粒 。对 并 上适 当 温度 ， 较 短 的时 间 内 ， 过 连续 多次 交 替 在 通 压缩 变 形 ．使铁 索 体形 核 率 在变 形 过 程 中 急剧 升
通过 选择 、 装合 适 的砧 头组 件 ， 时 多轴 变 安 此

基于Gleeble-1500热／力模拟实验机的轧机轧制力研究

基于Gleeble-1500热／力模拟实验机的轧机轧制力研究
一
应 变 曲线 ， 以 Ｒ 作 为 材 料 的 屈服 极 限值 ， 到 不 同条 件 下 的 变形 抗 力值 。通 过 分 析 变形 速 度 、 并 得 变形 温 度 对 变形 抗 力的 影 响 ， 明 随 变 形速 度 的增 加 ， 表 变形 抗 力提 高 ； 变形 温 度 的 升 高 ， 随 变形 抗 力 降低 。 据 实验 所得 变形 抗 力 而 根
空（ 为避 免 试件 在高 温下 被严 重 氧化 ） 的条 件下 ， 先 加 热 到 比设 定 变形 温 度 高 ５ Ｃ的值 ， 温一 段 时 ０ 保 间 ， 降 温 到设定 的变形 温 度 ， 再 进行 拉伸 实验 ， 至 直
试 件 断 裂 。实 验 过 程 中 ， ｌｅ ｌ一 ５ ０试 验 机 与 Ｇ ｅ ｂｅ １ ０
实验材 料 为 目前 生 产 中用量 较 大的 Ｑ３ ５钢 试 ４
收稿 日期 ： ０ ７ １ － ９ ２０ －０２
作者 简 介 ： 子坤 （９ Ｏ ）男 ， 陈 １ ８一 ， 助理 工 程 师 。电话 ：３ ６ ９４ ８ １８１ ２１。 ５
维普资讯
表 １ 实 验 方 案
维普资讯
第 ３ 卷 第 ２期 ６
２ ０ 年 ４月 ０８
江 苏 冶 金
Ｊａ ｇ ｕ Ｍｅ ａｌ ｒ ｙ ｉｎ ｓ ｔｌｕ ｇ
Ｖｏ ＿ ６ Ｎｏ ２ ｌ３ ．
Ａｐ ． ０ ８ ｒ ２０

基于Ｇｌｅ ｌ一 ５ ０热／ ｅｂｅ １ ０ 力模拟 实验机的轧机轧制力研究
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形 、 嘉 厦 ０父 ～ 忸
度 大 力 变 的 变 薹 速度 蔷 形 提 影 通随 速 增，抗 高 响 常 形

8高温拉伸实验-Gleeble

8高温拉伸实验-Gleeble

八、高温拉伸实验一、实验目的：1.熟悉Q235钢材料在高温拉伸作用下的变形和断裂过程；2.熟悉Q235钢材料的拉伸断裂断口特征；3.学会测定材料的高温拉伸力学性能指标的方法；4.掌握所使用的实验设备及仪器的操作规程，并了解其结构特点及工作原理。

二、实验仪器材料：GLEEG-150D热模拟试验机、Q235圆形截面拉伸试样。

三、实验原理：高温拉伸试验通常是指温度恒定在100～1100℃范围内,规定加载速率,受载方式为单项的拉伸试验。

温拉伸试验与常温拉伸相比,有许多相同的试验规律,如试验方法与拉伸图形相似;也有不少有区别的地方,如他们各项数值所代表的符号都不相同等.由于高温拉伸试验增加了一个温度参数,因此相应地有了温度控制和温度测量的内容.同时对试验过程和试样夹持装置也提出了特殊要求,在高温下有些力学性能指标会呈与室温不同的规律,如:超过一定的温度,碳钢的屈服强度变得不明显,从而难以测定.各种冶金元素对强度的影响随温度的不同而有所改变。

温度对材料力学性能的影响有：1.材料在高温下将发生蠕变现象（材料在恒定应力的持续作用下不断地发生变形）。

2.材料在高温下的强度与载荷作用的时间有关。

载荷作用时间越长，引起变形的抗力越小。

3.材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低。

应变速率越低，作用时间越长，塑性降低越显著，甚至出现脆性断裂。

4.与蠕变现象相伴随的还有高温应力松弛（恒定应变下，材料内部的应力随时间降低的现象）。

温度和时间对断裂形式的影响为：温度升高时，晶粒强度和晶界强度都要降低，但由于晶界上原子排列不规则，扩散容易通过晶界进行，因此，晶界强度下降较快见图1。

晶粒与晶界两者强度相等的温度称为“等强温度”TE 。

当材料在TE以上工作时，材料的断裂方式由常见的穿晶断裂过渡到晶间断裂。

材料的T E 不是固定不变的，变形速率对它有较大影响。

因晶界强度对形变速率敏感性要比晶粒大得多，因此TE 随变形速度的增加而升高。

Gleeble热模拟实验

Gleeble热模拟实验
Gleeble高温拉伸试验
• Gleeble高温拉伸试验是研 究材料热塑性最常用的方 法。
• 通过Gleeble高温拉伸试验， 可得知材料的高温力学性 能，如不同成分钢种的塑 性温度区间，不同温度下 材料的抗拉强度、屈服强 度，以及其零强度与零塑 性温度，热塑性与温度、 热历程、冷却速率、应变 速率等的关系。
热塑性拉伸试验时，高温力学性能的评定指标主要是断面 收缩率和强度极限。
– 断面收缩率：以试样拉伸前后的断面收缩率Ra作为衡量其高温热
塑性的指标，Ra的计算方法见下式。
Ra=
D02 D12 D02
100%
式中 Ra—断面收缩率，%； D0—试样原始直径，mm； D1—试样拉断后直径，mm。
反馈信号 极性相反 计算机信号
实际温度=程序温度，合成为零
程序温度＞反馈温度→提供变化了的触发脉冲宽度→加宽可 控硅导通角→增加输出电流→加热
冷却
冷却系统：试样与夹具的接触传导、喷水（喷气）急冷装置 。
冷却速率影响因素：试件的材质 、试件的尺寸、夹头材料、
试样的自由跨度。
Gleeble试样夹持装置示意图
机械系统由高速伺服阀控制的液压驱动系统、力传递机械 装置以及力学参数的测量与控制系统所组成。
位移检测计 负载传感器 应变检测计
反馈信号 程序信号
差值放大
控制回路
例：若选择位移检测计的输出为反馈信号，那么试样的位移将随计 算机程序的给定值而变化，也就是说，由于采用了闭环控制系统， 反馈信号将与给定信号不断追随比较直到相等为止。
高温拉伸试验热历程图
• 铃木等人系统地研究了铝 镇静低碳钢的高温塑性变 化曲线，发现了三个低塑
性区，如左图所示。
Ⅰ区（Tm～1200℃）：在高于1300℃时，由于晶界开始初熔导 致塑性陡降，此温度区间塑性的降落与应变速度关系不大；

GLEEBLE-1500热模拟实验机温度伺服系统故障分析及处理

GLEEBLE-1500热模拟实验机温度伺服系统故障分析及处理

根 据上 述 的工作 原理 ， 照信号 的传 输方 向从 按
国ＤＩ 司２ Ｓ公 ０世纪 ８ ０年代 生产 的材料 动态 热 力学 测试 和过 程模 拟机 。该 实验 机 由计 算 机进 行数 据采 集 和控制 测试 ， 真 空 系统 、 与 冷却 系统 、 一个 全 电 阻 加热 系统 以及 液 压 伺 服 机 械 系 统 等 构 成 有 机 的整 体 。广泛运 用 于冶 金 领域 的科 研 和开 发 ， 能 简 便 它 地再 现热加 工工 艺过程 并 且给 出测 试数 据 。该仪 器 在攀 钢科研 工作 中发 挥重 要作 用 ， 解决新 产 品 、 工 新
检仪恢复 正常显示 。对 于电容器等元器件 老化情
况， 要定 期检 查 ， 可提 高仪 器运 行 的可靠 性 。
Ｇ ＥＢＥ ５ ０热 模拟 实 验机 温 度伺 服 系 统 故 障分 析 及处 理 ＬＥＬ一 ０ １
唐 军
（ 攀枝 花钢 铁 研究 院 摘 要
四川攀 枝花
６ ７０ ） １ ０ ０
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使用与维修
故 障三 ： 检仪通 电后 有 时能 显示 有 时不能 显 示 巡
根据 电路 原 理 分 析 ， 断可 能 是 内部显 示 线 路 判 板接触 不 良， 经打 开 仪 表 ， 查 内部 线路 连 接器 ， 检 未 发现 明显缺 陷 ， 上 电源 后 ， 发 现 仪 表 显示 正 常 ， 通 又 然后进 行接触 不 良试 验 ， 有 发 现 异样 现 象 。通 电 没 ８， ｈ 还是 正常 显示 ， 而 到 第 二 天早 晨 开机 ， 表 又 然 仪 不 能显示 ， 怀疑 是 电源板 有故 障 ， 打开仪 表后 接 通 电
元进行实时跟踪显示 ）再通过 １３ ， ５３单元对可控硅 发出 触发脉冲控制信号 ， 最后经过 降压变压器二次线 圈对试

热模拟实验一系列方案

热模拟实验一系列方案

热模拟实验一系列方案一、实验目的采用Gleeble-3500 试验机对试验钢在不同温度和应变速率下进行热压缩变形试验1.测试了试验钢的真应力-真应变曲线；2.对高温形变奥氏体晶粒进行金相观察；3.结合试验钢真应力-真应变曲线特征参数和组织观察结果，分析动态回复和动态再结晶行为的发生条件和演化过程；4.建立试验钢奥氏体的再结晶图，并计算试验钢的再结晶激活能，建立其动态再结晶动力学模型。

二、实验试样（1）试验材料为25CrMo4（2）由初始时Φ40mm的圆棒锻造成Φ20mm，锻造最低温度不得低于950℃，以保证在锻造过程中工件内部不产生微裂纹，便于后续机加工，随后在650℃时保温1小时左右。

（3）经过车床，最终切削为Φ10mm×18mm压缩试样，试样尺寸如图3-1所示。

图 1 热压缩试验的试样尺寸（4）试样备注：试验中采用在试样两端面处涂润滑剂加厚度为0.1mm钽片，主要起隔离与润滑作用。

（5）试验后取淬火试样沿径向中心线剖开，经不同粒度砂纸磨制，抛光后用饱和苦味酸+ 海鸥洗头膏水溶液腐蚀，将腐蚀液置于60℃的恒温水浴炉中，然后在金相显微镜下观察原始奥氏体晶粒的大小。

三、实验方法（一）单道次热压缩试验为了了解试验钢在特定变形条件下的流变行为，用Gleeble-3500热模拟机进行单道次轴对称热压缩实验。

考虑到CWR工艺轧制温度较高，且工件在连续大变形内一次成形，内部承受复杂多向应力，因此选取具有代表性、能涵盖CWR 轧制特点的几种热工艺规程进行试验。

(1) 动态再结晶流变曲线工艺a: 实验目的：不同应变速率下的真应力—真应变曲线b: 试验方法： 在确定动态再结晶(Dynamic Recrystallization ，简称DRX )流变曲线时，每一试验的试样首先被加热到特定温度1200℃并保温一段时间。

待奥氏体原始晶粒尺寸均匀化后，降低到不同变形温度1100、1050、1000、950、900℃，在三个数量级0.01、0.1、1.0、10s -1的变形速率下，统一变形到真应变0.6。

Gleeble热模拟试验机设备组成介绍--上交大


1.1.2 冷却系统 在保证试样升温的同时，必须通过内循环的冷却水以保证其他部位不会温度过高。 1.1.3 淬火系统 当对试样的冷速要求不高时，可以通过试样两端夹具热传导制冷。如果对冷速要求更高时， 需要使用冷却气、水、气水混合对试样强制冷却. 但需要指出的是只有部分试验能采用淬火 系统装置。 1.1.4 液压系统 提供稳定的液压，配合伺服系统和油缸、阀门完成位移、力值等的变化 1.1.5 真空系统
水冷机组：提供内循环冷却水 真空机组：抽取真空 液压泵：提供稳定液压 空压机：提供压缩空气 2.6 其他可更换组件 为满足不同的试验，DSI 专配了很多不同用途的组件。如： 2.6.1 淬火供给单元
2.6.2 各种淬火、退火组件
标准淬火 2.7 低力、零强组件
ISO‐Q 淬火
低力组件 2.8 流变应力、平面应变组件
gleeble热模拟试验机上海交通大学周伟敏gleeble3500热模拟试验机是一个材料热机械加工性能分析系统具有急慢速升温降温急慢速拉压变形同时记录温度力应力应变等参数变化曲线可对金属材料的冶炼铸造锻压成形热处理及焊接工艺等各个制备阶段的工艺与材料性能的变化之间的关系进行精确的模拟
Gleeble 热模拟试验机
为了保证试样在加热过程中不被氧化，必须对试验的腔体抽高真空，或采用氦、氩等惰性保 护气体 1.1.6 压缩空气系统 压缩空气 Gleeble 试验环境中共有三个作用：气动阀、淬火气压源、空气锤 1.1.7 电源系统 对外部输入电压进行变压。提供各系统所需的不同电压 1.2 数据采集系统 1.2.1 压力传感模块 测压模块用来测量试样的受力情况，变量“FORCE”。测压元件在右侧 Jaw 的固定位置。试 样受力时由于机械原因存在一定的摩擦力，微小的摩擦力在一般试验中可以完全忽略。在某 些膨胀、低力等试验中摩擦力有影响，有很多方法减少摩擦力。必要时卸下导向杆以减小摩 擦力非常有效。本系统力传感器的精度为全量程的１％。 1.2.2 位移传感器和模型 位移传感器安装在液压油缸的背后，变量名称 STROKE。有 120mm 的测量范围，主要测量机 械主轴的运动。当使用 Stroke 测量试样长度变化时，测量还包括机器最大形变。负载越高， 机器的形变变化越大。因此不推荐使用位移传感器测量微小的应变。 1.2.3 Jaw 传感器和模型 Jaw 传感器用来测量两个 Jaw 之间的间距变化，变量名称 L‐Gauge，测量范围± 12.5mm。 特殊的安装位置消除了机械主轴的等误差因素，较 Stroke 数据更真实有效。但传感器测量 的数据也包含 Jaw 的机械变形，以及不同温度区间的变形。因此，不建议用 Jaw 传感器测量 试样的弹性模数等。 1.2.4 热影响区 L 应变传感器和模型 热影响区 L 应变传感器测量试样热影响区内的长度变化，因为测量数据中完全消除了机械变 形或不同温度区间的干扰。其很适合弹性特性的测量，比如不同温度下的弹性系数和屈服应 力。测量范围± 2.5mm。Gleeble 系统有两类热影响区传感器。一种是 LVDT（线性差分）传 感器，其适合拉伸断裂的变形量测量，测量长度可以调整为 10 或 25mm，总的位移距离是 25mm。还有一种是应变类型传感器，根据不同的初始长度和拉伸变化量有三种可选模式。 应变类型传感器更适合弹性特性的测量。交大只配备了第一种传感器。 1.2.5 C－Gauge 传感器和模型 C‐Gauge 传感器用来测量试样的径向变化，或宽度的变化，量程±５mm。变量名称 C‐Gauge， 常用此项计算张力。测量中直径的变化需在传感器测量范围之内。 需要注意的是，C‐Gauge 测量的数据用于反馈控制时（如张力控制），如果直径的变化超出 C‐Gauge 传感器的测量范围时，系统会失控。因此，C‐Gauge 的零点位置必须合理地判断， 来确保试样直径变化的极限值在测量范围之内。 C‐Gauge 的弹力是可调整的。如果弹力太大，C‐Gauge 可能会在高温时挤入试样表面。相反， 弹力过小可能导致测试中传感器可试样上脱落。试样在高温环境下时间较长，传感器部分必 须要被屏蔽或制冷以保护传感器不受加热试样的热辐射的影响。 使用 C‐Gauge 数据作为反馈控制信号，编程时必须注意。一种方式是调用 STROKE LIMIT 参 数，用来限制最大位移压力，用来防止 Jaw 损坏 C‐Gauge 传感器。还有一种方式是调用 UNICOMPRESSION 参数，此时位移只能在压缩方向运行。张力测试时，可以调用 UNITENSION 参数使 Stroke 只在拉伸方向运动。需要注意的是，在关闭 UNICOMPRESSION 和 UNITENSION 时，Stroke 的必须清零，否则机械轴会快速运动以保证系统 Stroke 值归零。 1.2.5 CCT 膨胀计和模型 当用膨胀的方法研究相位变化时，CCT 膨胀计的数据更精确。其测量值±２.５mm，灵敏度

Gleeble焊接热模拟HAZ编程及应用

Gleeble焊接热模拟HAZ编程及应用
刘俊松
【期刊名称】《现代焊接》
【年(卷),期】2012(000)011
【摘要】热模拟实验是现代焊接中研究焊接接头特定区域性能的有力手段。

本文介绍了GleebIe热模拟系统中焊接热模拟的HAZ编程环境以及模拟HAZ的主要类型，展示了其在某低合金钢模拟研究中的应用，金相对比表明模拟HAZ与实际焊接接头的特定区域相当吻合。

【总页数】3页(P22-24)
【作者】刘俊松
【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.11
【相关文献】
1.安钢Gleeble 3800热/力模拟试验机的应用 [J], 杜海明;费新刚;晁代坤;刘艳红;王丹丹
2.热模拟试验机Gleeble-3800在新钢的典型应用 [J], 潘津;吴京东;李慧颖;张亚君
3.应用示波冲击法研究Q960钢焊接热模拟冲击韧性 [J], 隋轶;韩严法;傅博;胡奉雅;刘芳芳;蒋健博
4.多功能焊接热模拟软件的研制与应用 [J], 冯莹莹;骆宗安;张殿华;苏海龙;王黎筠
5.Gleeble3500在无缝钢管设计开发和生产过程中的应用 [J], 陈燕; 张哲平; 刘江成
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Gleeble-3500热／力模拟压缩试验若干问题的分析与处理

Gleeble-3500热／力模拟压缩试验若干问题的分析与处理孙胜英【摘要】Gleeble--3500型热／力模拟试验机在更换液压楔进行压缩试验时易出现应变速率、应变量达不到程序设定的要求以及试样变形不均匀、鼓形等问题，对此进行了分析和处理。

结果表明：通过采用调整试样夹持力、充入氩气保护气体、修改变形程序、保证砧子和试样之间的良好润滑等改进措施可以解决以上问题。

%There have been some problems of Gleeble--3500 thermal analogue when replacing the hydraulic wedge for compression test including that the strain rate and strain capacity could not meet the requirement of set-up procedure, and the specimen appeared inhomogeneous deformation and drum sharp. The above problems were analyzed and handled. The results showed that the matters can be improved by adjust the force between the jaws and the specimen, fill the argon protect air in the work cavity, modify the deformation procedure and keep suitable lubricant at the interface between the anvils and the specimen.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2012(048)007【总页数】3页(P452-453,467)【关键词】Gleeble--3500热／力模拟试验机;热模拟压缩试验;应变速率;变形【作者】孙胜英【作者单位】邯郸钢铁集团有限责任公司技术中心,邯郸056015【正文语种】中文【中图分类】TH871Gleeble-3500热／力模拟试验机是一套具有金属材料热加工物理性能测试及过程模拟的热／力模拟分析系统，通过它对小型金属试样在不同受热、受力条件下进行变形或变态行为的模拟试验，可在实验室内进行工艺优化及性能研究，再将结果数据应用到实际生产现场中去，这将大大降低新材料、新工艺开发的成本，提高效率，缩短开发周期，因此它是一套重要的物理性能研究设备［1］。

高温压缩gleeble实验试样误差

高温压缩gleeble实验试样误差钛合金及钛铝金属间化合物是航空航天领域的重要材料，高温塑性变形是其部件成形的主要途径之一。

为优化成形工艺，实现高精度的制造，近年来越来越多地采用有限元等工艺模拟，获得不同因素对成形过程的影响细节，以避免缺陷的产生并提升产品质量，同时提升加工效率，还可显著降低材料研发和制造过程中的资源和时间消耗。

准确测定材料的力学本构关系对材料的制造工艺设计、优化甚至使役行为的预测至关重要。

目前的本构关系测量常采用Gleeble热模拟实验机进行，其获得精确本构关系的前提是能够准确测定被测材料的温度。

本研究采用有限元方法模拟了柱状钛合金样品的Gleeble热压缩实验过程，重点关注不同的热电偶设计参数，包括热电偶材料、热电偶丝直径等，对Gleeble样品温度测量准确性的影响规律。

研究表明，热电偶的引入，由于其散热，会使样品和热电偶接触点的局域温度场发生畸变，导致温度测量结果与实际样品温度存在偏差，且某些条件下偏差较大，将严重影响钛合金等热导率较低材料性能的检测结果。

通过多种因素改变的模拟、分析以及与相关热处理实验金相组织结果的对比表明，热电偶材质及线径、样品的热传导系数、样品的实验温度等，都将影响测量偏差。

其中样品的热传导系数对测量精度的影响最大。

由于这些原因导致的偏差都是系统误差，应想办法消除，特别是对于像钛合金这些热导率较低的材料，在Gleeble高温测试过程中的温度测量误差较大，必须修正。

本文在有限元模拟及实验对比的基础上提出了相应的修正方法和修正公式。

关键词：热压缩，Gleeble，有限元模拟，温度测量，误差修正抽象：钛合金和钛基金属间化合物是航空航天领域的重要材料。

高温塑性变形是其部件制造的主要方法之一。

为了优化成形工艺，近年来采用了越来越多的有限元工艺模拟，获取不同因素对成形工艺影响的细节，从而避免缺陷的发生，证明产品质量，提高加工效率，减少材料开发制造过程中的资源和时间消耗。

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（2）例：Sn对齿轮钢热塑性的影响
Sn作为钢中的残余有害元素 ，会降低钢的热塑性造成 连铸坯的表面裂纹，在轧钢时还会造成轧材的表面裂纹。
以下以“Sn对齿轮钢热塑性的影响”为例介绍钢的热 塑性研究方法。 ①试验材料与实验方法
将钢样加工成Φ 10×120mm圆棒，在Gleeble热模拟机上
进行高温拉伸实验。
9 钢的高温力学性能及相变测试
●钢的高温力学性能 （ 1 ）连铸过程铸坯产生的裂纹是常见的一种质量缺陷，
它产生原因很复杂，其中钢的高温力学性能有重要的影响，
充分了解铸坯冷却过程中钢的力学性能的变化，对制定合
理的连铸冷却工艺，避免连铸坯裂纹缺陷具有重要作用 。
（2）钢中化学成分和有害元素（例如 S、Cu、Sn）对钢 的高温力学性能有显著的影响。 怎样能够测出钢的高温力学性能？
Gleeble试样夹持装置示意图
均温区
均温区：即为物理模拟试件的 工作区，其宽窄对模拟试验结 果有重要影响。 试样的轴向冷却产生了一个横 向的等温面，通过选择试样尺 寸、自由跨度和不同材质的卡 具，可以调节轴向温度梯度， 并可在试样的跨度的中部获得
Gleeble试样沿轴向温度分布示意图
反馈信号
差值放大 控制回路
（2.3 ）计算机控制系统 计算机控制系统是Gleeble热/力学模拟试验机的心脏，它
提供了用于闭环控制的热和力学系统所需的所有变量信号。 通过控制柜的各种模块（插件）实现D/A及A/D转换，对热、力
系统进行实时闭环控制； 数据采集系统，可实现数据采集及分析处理 ；
0.098 0.119 0.136
⑤结论 • 温度在950～800℃之间，随Sn含量增加，齿轮钢的热塑性
显著降低；
• 当Sn≤0.021%时，对20CrMnTi钢的热塑性影响较小，可认 为对该钢种热塑性产生明显影响的临界Sn含量为0.021%。 • 发现钢样的奥氏体晶界和基体的平均Sn含量分别为0.108% 和 0.045% ，说明 950℃下 Sn 在奥氏体晶界有明显偏聚，因 而降低了热塑性。
图 Gleeble-1500高温拉伸实验工艺
②试验结果 热塑性与热强度
图 试样面缩率与温度关系
• • •
温度大于1000℃，三条曲线比较接近，其热塑性均较好。 温度小于1000℃特别是在950~800℃之间，随Sn含量增加，热塑性明显降低 在相同温度下，随Sn含量增加，热塑性明显降低。
图 试样抗拉强度与温度关系
600℃。
• 试样尺寸：Gleeble高温拉伸试样尺寸一般有直径Φ10mm和 Φ6mm两种，长度为大于90mm的不定值，可根据实际需要改变。
典型的Gleele-1500高温拉伸试验尺寸如下图所示。
1.5×45°
0.5
φ 10
10
120
10
gleeble-1500高温拉伸试样尺寸
M10
• 热历程曲线：通过设计和控制不同的热历程曲线， 可以有效模拟测试不同热加工态下材料的高温性能 。
Gleeble热/力学模拟机简介及其工作原理
（1）简介
Gleeble热模拟试验
• Gleeble 是一部动态试验机，它能模拟金属材料
在热加工过程中的行为，简便地再现金属材料
的热加工现象。
• Gleeble 在模拟与测试过程中能够控制不同速度
的升降温、不同速度的拉压扭变形，同时记录
测试区中的温度、力、应变、应力等参数的变
9.3 Gleele高温压缩试验
Gleeble高温压缩试验通常有：圆柱体单向压缩试验 、平 面应变压缩试验 、以及其多道次压缩试验。
9.3.1 圆柱体单向压缩试验 • 圆柱体单向压缩试验通常来测定材料的变形抗力，评估材料的
裂纹敏感性和材料流变应力等。
等温加热圆柱体单向压缩试验装配示意图
• 试样通常采用Φ10mm×12mm的圆柱体试样。 • 压缩试验时试样端面的摩擦力是影响试验精度的主要因素。
一定体积的均温区。
（2.2） 机械系统 机械系统由高速伺服阀控制的液压驱动系统、力传递机械
装置以及力学参数的测量与控制系统所组成。
位移检测计 负载传感器
应变检测计 程序信号
例：若选择位移检测计的输出为反馈信号，那么试样的位移将随计 算机程序的给定值而变化，也就是说，由于采用了闭环控制系统， 反馈信号将与给定信号不断追随比较直到相等为止。
化。
• 可对金属材料的铸造、成形、热处理及焊接工
艺等各个制备阶段的工艺与材料的性能进行精 确的模拟与测试。
（2）工作原理（以Gleeble-1500为例）
• Gleeble系统主要有：加热系统、机械系统、计算 机数字控制系统三大部分组成；
• 两个伺服闭环回路：加热系统伺服闭环回路、力
学系统伺服闭环回路。
2、过程模拟
●铸造和连铸 ●固液两相区加工过程 ●热轧/锻压/挤压 ●焊接 ○HAZ热影响区 ○焊缝金属 ○电阻对焊接 ○激光焊 ○扩散焊 ○镦粗焊 ●板带连续退火 ●热处理 ●粉末冶金/烧结 ●合成（SHS）
9.2 钢的高温力学性能测定
（1）Gleele高温拉伸试验
• Gleeble高温拉伸试验是研 究材料热塑性最常用的方 法。 • 通过Gleeble高温拉伸试验， 可得知材料的高温力学性 能，如不同成分钢种的塑 性温度区间，不同温度下 材料的抗拉强度、屈服强 度，以及其零强度与零塑 性温度，热塑性与温度、 热历程、冷却速率、应变 速率等的关系。
拟技术的应用水平得到不断提高。
不同型号Gleeble模拟机的主要性能指标
型号 Gleeble 1500 性能 最大 10000℃/s 最小 保持温度恒 定 最大 140℃/s 急冷 10000℃/s 最大 10000℃/s 最小 保持温度恒 定 最大 140℃/秒 急冷 10000℃/s Gleeble 2000 Gleeble 3200 最大 10000℃/s 最小 保持温度恒 定 最大 140℃/s 急冷 10000℃/s Gleeble 3500 最大 10000℃/s 最小 保持温度恒 定 最大 140℃/s 急冷 10000℃/s Gleeble 3800 最大 10000℃/s 最小 保持温度恒 定 最大 140℃/秒 急冷 10000℃/s Gleeble 3000系列
软件：一是Gleeble语言编程及操作控制软件；
二是模拟热加工过程（如焊接热影响区）的专用软件。
（3）Gleeble热/力学模拟机的型号与性能
随着计算机控制技术的应用以及测量系统的完善和机械 装置的改进，现在的Gleeble热/力学模拟机主要有Gleeble1500、2000、3200/3500/3800等系列型号，模拟精度和模
●钢的相变
（1）碳钢从高温以不同冷速降到低（室）温，
同一种钢的组织会由奥氏体转变为铁素体、珠光
体、贝氏体、马氏体等 ，钢的力学性能相应改
变。
（2）在钢的热处理过程中或者轧钢冷却过程
中钢的组织和性能控制经常用到CCT曲线（过冷
奥氏体连续冷却转变曲线）。
CCT曲线是怎样测出的？
9.1钢的高温力学性能及相变测试实验设备
加热速度
冷却速度
最大载荷
拉速/压缩 8.1t 动态载荷 5.4t
最大 1000mm/s 最小.000017 mm/s
拉速/压缩 20t 动态载荷 8t
拉速/压缩 2t
拉速/压缩 10t 动态载荷 5t
20t压缩/10t拉伸 动态载荷 8t
位移速度
最大 2000 mm/s 最小 0.01 mm/s
最大 100 mm/s
Gleeble高温拉伸试验
热塑性拉伸试验时，高温力学性能的评定指标主要是断面
收缩率和强度极限。
– 断面收缩率：以试样拉伸前后的断面收缩率Ra作为衡量其高温热 塑性的指标，Ra的计算方法见下式。
2 D0 D12 100% Ra= 2 D0
式中 Ra—断面收缩率，%； D0—试样原始直径，mm； D1—试样拉断后直径，mm。
高温拉伸试验热历程图
• 铃木等人系统地研究了铝 镇静低碳钢的高温塑性变 化曲线，发现了三个低塑 性区，如左图所示。
Ⅰ区（Tm～1200℃）：在高于1300℃时，由于晶界开始初熔导 致塑性陡降，此温度区间塑性的降落与应变速度关系不大；
Ⅱ区（1200～900℃）：此时钢处于奥氏体状态。由于结晶过程 中硫、磷以及氧化物等杂质在奥氏体的晶间析出，提供了晶界空 洞的形核源，而导致塑性下降； Ⅲ区（900～600℃）：此时脆性是由于先共析体薄膜的形成，以 及这种析出导致基体（晶内）强化和晶界的滑动，此时，脆性伴 随应变速率的提高而增加。
-- 抗拉强度：由每个试样拉伸试验曲线上读出最大的拉力值，再根 据下式计算试样抗拉强度σb。
4F b D02
式中 σb—抗拉强度，N/mm2； F —拉伸过程中拉力的最大值，N ； D0—试样原始直径，mm 。
• 试验温度：通常将熔点Tm～600℃之间分为三个温度区间进行研
究，Ⅰ区：Tm～1200℃、Ⅱ区：1200～900℃、Ⅲ区：900～
加热
根据焦耳-楞次定律： Q I 2 Rt
次级回路不是纯电阻电路 ：I U
Z
（次级回路阻抗： Z R 2 X 2 ，X为回路感抗 ）
欲获得较快的加热速度或较高的加热温度（一定时间内产
生多的热量），必须提高次级输出电压。
温度测量与控制
温度的测量采用热电偶或光电高温计。 加热系统采用的是闭环伺服系统。伺服模块的功能是比较 这两个输入信号并为可控硅调节器提供脉冲，来实时调节 通过试样的电流大小，保持实际温度与程序温度相一致。
当Sn≤0.021%时，对20CrMnTi钢的热塑性影响较小。
④电子探针（EPMA）检测
图5 试样C的EPMA 晶界Sn含量检测