高錳奧氏體TRIP-TWIP鋼組織與力學性能研究.pdf

1、為了滿足汽車工業(yè)對安全性、燃油經(jīng)濟性、環(huán)保以及表面質(zhì)量的要求，鋼鐵工業(yè)正在不斷的改進創(chuàng)新?，F(xiàn)在越來越多的高強度鋼(HighStrengthSteel-HSS)和超高強度鋼(UltraHighStrengthSteel-UHSS)被用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低碳鋼。最近由于汽車工業(yè)傾向于提高車輛的安全等級降低重量以獲得更加合理而又經(jīng)濟的產(chǎn)品，因此人們對于高強度鋼和超高強度鋼表現(xiàn)出了濃厚的興趣。 在21世紀，大多數(shù)汽車鋼課題集中在開發(fā)新型UHS

2、S來滿足超輕鋼汽車車身(ULSAB)計劃。這些鋼種包括雙相鋼、相變誘發(fā)塑性(TRIP)鋼、孿晶誘導塑性(TWIP)鋼和硼鋼。 TRIP(TransformationInducedPlasticity)鋼又稱相變誘發(fā)塑性鋼。TRIP鋼板具有高的強度、延展性和沖壓成形能力，用作汽車鋼板可減輕車重，降低油耗，同時有較強的能量吸收能力，能夠抵御撞擊時的塑性變形，顯著地提高了汽車的安全等級，具有明顯的優(yōu)越性。隨著生產(chǎn)工藝的不斷提高和完善，

3、TRIP鋼板的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)已成為可能，應(yīng)用前景也將更加廣闊。 TRIP鋼的本質(zhì)是通過相變誘發(fā)塑性(TRIP)效應(yīng)使鋼中殘余奧氏體在塑性變形作用下誘發(fā)馬氏體生核和形成，并產(chǎn)生局部變形，繼而變形不再集中在局部，使相變均勻擴散到整個材料，從而提高鋼的強度和塑性。 TWIP(TwinsInducedPlasticity)鋼是通常是指錳含量為15％～30％的高錳鋼，這種鋼的微觀結(jié)構(gòu)與錳含量密切相關(guān)，并能夠在塑性變形的過程中表現(xiàn)

4、出較高的延展性和優(yōu)越的強度特性。TWIP效應(yīng)又稱孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)，是指超高錳鋼中因為機械孿生的形成而具有的不尋常的塑性。TWIP鋼由于具有高的加工硬化率、高的延展性、高的強度等一系列特殊的機械性能，因此在未來的汽車工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。 本文以錳含量為23.8％和33％的兩種不同成分的高錳奧氏體鋼作為研究對象，研究了錳含量以及變形條件對實驗鋼力學性能和組織變化的影響。為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)、應(yīng)用提供了理論與實驗依據(jù)。

5、 本文的實驗內(nèi)容包括：(1)對錳含量為23.8％的No.1實驗鋼進行了初始應(yīng)變速率為10-3/s～10-1/s的室溫拉伸變形實驗，測試了初始應(yīng)變速率的改變對于實驗鋼力學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)在1×10-3/s～1×10-1/s的初始應(yīng)變速率范圍內(nèi)，抗拉強度可以達到時650MPa左右，延伸率達到60％以上。并在此基礎(chǔ)上對實驗鋼在100℃和200℃進行高溫拉伸變形實驗。與室溫拉伸相比，實驗鋼100℃高溫拉伸時延伸率略有增加，抗拉強度有較大

6、幅度的降低。而200℃拉伸變形過程中實驗鋼的延伸率變化不大，但是抗拉強度有較大幅度的降低。 (2)對錳含量為33％的No.2實驗鋼進行了初始應(yīng)變速率為1×10-3/s和1×10-1/s的室溫拉伸變形實驗，分析了初始應(yīng)變速率對實驗鋼力學性能和組織的影響。與No.1實驗鋼相比較，分析了錳元素對高錳奧氏體鋼室溫拉伸變形過程中的力學性能的影響。結(jié)果說明隨著實驗鋼中錳含量的增加，在相同初始應(yīng)變速率條件下，實驗鋼的強度明顯降低，抗拉強度只有

7、540Mpa左右；同時塑性得到較大的提高，1×10-3/s的初始應(yīng)變速率下可以達到97％的延伸率。 (3)通過光學顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)以及X射線衍射分析儀等設(shè)備對兩種不同成分實驗鋼拉伸變形前后的組織進行了觀察分析。比較同一錳含量的實驗鋼在不同變形條件下拉伸變形后組織的區(qū)別；并對不同錳含量的實驗鋼在相同變形條件下拉伸變形后組織進行比較。通過一系列的分析比較發(fā)現(xiàn)，錳含量為23.8％的No.1實驗鋼在拉伸變形