Fe-Mn-Al-Si系TRIP-TWIP鋼抗疲勞和抗沖擊性能的研究.pdf

1、高錳Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP鋼具有高強(qiáng)度、高塑性、優(yōu)良的抗疲勞性能和抗沖擊性能。本文通過(guò)改變Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP鋼的微觀組織和實(shí)驗(yàn)條件，研究了多種內(nèi)、外因?qū)υ摵辖鸬目蛊谛阅芎涂箾_擊性能的影響。通過(guò)高周力控疲勞試驗(yàn)測(cè)定了Fe-29Mn-3Al-3Si TWIP鋼的疲勞強(qiáng)度，通過(guò)夏比沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同沖擊溫度下Fe-25Mn-3Al-3Si TRIP/TWIP鋼的沖擊吸收功，并采用光學(xué)顯微鏡、掃描電

2、子顯微鏡、電子背散射衍射技術(shù)和透射電子顯微鏡研究不同晶粒尺寸和預(yù)應(yīng)變對(duì)Fe-29Mn-3Al-3Si TWIP鋼微觀結(jié)構(gòu)和抗疲勞性能的影響以及不同沖擊溫度對(duì)Fe-25Mn-3Al-3Si TRIP/TWIP鋼微觀結(jié)構(gòu)和抗沖擊性能的影響，得到如下主要結(jié)論:
　　(1)Fe-29Mn-3Al-3SiTWIP鋼具有良好的疲勞性能，粗晶試樣的疲勞極限為376MPa，明顯高于其屈服強(qiáng)度249MPa;細(xì)晶試樣的疲勞極限為344MPa，略低于其

3、屈服強(qiáng)度399MPa，在一定晶粒尺寸范圍內(nèi)，增大晶粒尺寸有利于提高該TWIP鋼的抗疲勞性能。
　　(2)Fe-29Mn-3Al-3SiTWIP鋼經(jīng)過(guò)變形量為15％的冷軋預(yù)應(yīng)變處理后，疲勞性能大幅提高，細(xì)晶試樣疲勞極限由344MPa提至586MPa，提升242MPa，粗晶試樣疲勞極限由376Mpa提高到477MPa，提升101MPa，這說(shuō)明經(jīng)過(guò)預(yù)應(yīng)變處理后，細(xì)晶試樣疲勞極限要遠(yuǎn)高于粗晶試樣，提升幅度相差141MPa。
　　(3

4、)不同晶粒尺寸的Fe-29Mn-3Al-3SiTWIP鋼經(jīng)高周疲勞試驗(yàn)后，在粗晶試樣的疲勞斷口附近區(qū)域觀察到了許多片條狀組織，經(jīng)EBSD和TEM驗(yàn)證，片條狀組織為形變孿晶和滑移帶，說(shuō)明粗晶試樣在循環(huán)應(yīng)力加載下既發(fā)生了TWIP效應(yīng)，也發(fā)生了位錯(cuò)滑移;在疲勞過(guò)程中形成了大量的形變孿晶和位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，二者共同作用，能有效阻礙裂紋擴(kuò)展，提高了材料的疲勞性能。
　　(4) Fe-29Mn-3Al-3 SiTWIP鋼經(jīng)過(guò)預(yù)應(yīng)變處理后，粗晶試樣的變

5、形機(jī)制為孿生和位錯(cuò)滑移，形成了大量的形變孿晶和位錯(cuò)結(jié)構(gòu);而細(xì)晶試樣中的變形機(jī)制主要為位錯(cuò)滑移，幾乎未觀察到形變孿晶。疲勞實(shí)驗(yàn)后，細(xì)晶試樣中的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有變化，預(yù)應(yīng)變帶來(lái)的大量位錯(cuò)結(jié)構(gòu)能在疲勞階段有效地阻礙位錯(cuò)的進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，提高裂紋萌生的臨界應(yīng)力值，并且在裂紋擴(kuò)展階段，細(xì)小的晶粒和晶界處大量聚集的位錯(cuò)，以及位錯(cuò)形成的位錯(cuò)胞也能極大地阻礙裂紋擴(kuò)展。
　　(5)Fe-25Mn-3Al-3Si TRIP/TWIP鋼在-190℃～200

6、℃溫度范圍內(nèi)的沖擊吸收功都維持在40J左右。在不同溫度下的沖擊斷口均存在大量韌窩，斷裂方式均為韌性斷裂，沒(méi)有出現(xiàn)韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。
　　(6)在不同溫度下進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)e-25Mn-3Al-3Si TRIP/TWIP鋼的沖擊變形機(jī)制是不同的，在低溫沖擊下，變形機(jī)制主要為TWIP效應(yīng)和TRIP效應(yīng);隨著溫度升高至室溫，TRIP效應(yīng)被抑制，主要的變形機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)門WIP效應(yīng)和位錯(cuò)滑移;當(dāng)溫度進(jìn)一步升高至200℃時(shí)，TWIP效應(yīng)也被抑制，主