超高強(qiáng)度雙相鋼中殘留奧氏體的調(diào)控及其對機(jī)械性能的影響.pdf

1、超高強(qiáng)度雙相鋼是為滿足第三代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(3GAHSS)的發(fā)展需求而開發(fā)的一種高性能鋼材。目前，低溫貝氏體（low temperature bainite）鋼和淬火-碳分配(Q&P，quenching-partitioning)馬氏體鋼是這種超高強(qiáng)度雙相鋼的代表。超高強(qiáng)度雙相鋼的高強(qiáng)度主要來源于結(jié)構(gòu)中的貝氏體鐵素體或馬氏體板條，而具有優(yōu)異塑性韌性的殘余奧氏體在受到外部應(yīng)力時會引發(fā)相變誘導(dǎo)塑性（TRIP）效應(yīng)，使其在保持良好的塑性和韌性的

2、同時，令材料本身的強(qiáng)度和硬度進(jìn)一步提高。因以，如何通過調(diào)控超高強(qiáng)度雙相鋼中的殘留奧氏體來得到綜合機(jī)械性能優(yōu)良的組織結(jié)構(gòu)，便成為這類先進(jìn)高強(qiáng)度鋼發(fā)展應(yīng)用所面臨的重要科學(xué)難題。本文采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、電子背散射衍射(EBSD)等先進(jìn)研究方法，來分析合金元素(Ni)對組織結(jié)構(gòu)尤其是殘留奧氏體形貌特征、體積分?jǐn)?shù)、尺寸大小和碳元素分布等影響。對相同化學(xué)成分的實(shí)驗(yàn)鋼設(shè)計了Q&P馬氏體和低溫貝氏體兩種不同的熱處理工藝，

3、并對比了二者的力學(xué)和三體磨料磨損性能;通過光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等觀察分析組織結(jié)構(gòu);采用電子探針(EPMA)分析方法檢測殘留奧氏體中的碳含量，探討在超高強(qiáng)度雙相鋼中殘留奧氏體、TRIP效應(yīng)與磨料磨損性能之間的聯(lián)系。主要的研究結(jié)果如下:
　　1、Ni的添加降低了貝氏體轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力，顯著延遲了貝氏體成核，并且極大地延長了低溫貝氏體轉(zhuǎn)變完成所需的時間。
　　2、添加Ni元素后，低溫貝氏體相變后顯

4、微組織中的殘留奧氏體的體積分?jǐn)?shù)顯著增加（從19.3vol％上升到39.60vol％），在室溫下保留更多的殘留奧氏體，同時會顯著地提高低溫貝氏體轉(zhuǎn)變中殘留奧氏體的平均尺寸(從0.654μm±0.232μm上升到0.822μm±0.336μm)。
　　3、通過加入Ni合金元素，定向調(diào)控殘留奧氏體的體積分?jǐn)?shù)和平均尺寸，可以促進(jìn)TRIP效應(yīng)的發(fā)生，使鋼樣的總延伸率和強(qiáng)塑積得到很大的改善，分別達(dá)到了15.5％（相對增加了63.2％）和25.

5、90GPa％（相對增加了53.0％），獲得了更好的綜合性能。
　　4、薄膜狀殘留奧氏體中的碳含量高于塊狀殘留奧氏體（高約34～37％），這使得薄膜狀殘留奧氏體具備更強(qiáng)穩(wěn)定性且更有利于TRIP效應(yīng)的發(fā)生。
　　5、在三體磨料磨損過程中，兩種熱處理工藝下的試樣，都在外應(yīng)力作用下發(fā)生形變誘導(dǎo)效應(yīng)（TRIP效應(yīng)）使富碳?xì)埩魥W氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，提高了表面硬度從而顯著降低后續(xù)磨損過程中的磨損失重量。
　　6、與低溫貝氏體轉(zhuǎn)變試樣相