汽車用TWIP鋼壓縮變形行為研究.pdf

1、鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支撐行業(yè)，為了滿足汽車工業(yè)對(duì)輕量化、安全、環(huán)境、排放、成本控制及燃油經(jīng)濟(jì)性等方面的要求，鋼鐵工業(yè)正在不斷的改革創(chuàng)新?，F(xiàn)在越來越多的高強(qiáng)度鋼(High Strength Steel-HSS)和超高強(qiáng)度鋼(Ultra High Strength Steel-UHSS)被用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低碳鋼。TWIP鋼為孿生誘發(fā)塑性鋼，具有高的加工硬化率、高的延展性、高的強(qiáng)度等一系列特殊的機(jī)械性能，因此在未來的汽車工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的

2、應(yīng)用前景。
　　 金屬的熱變形行為是制定其擠壓、軋制、扭轉(zhuǎn)等熱加工工藝的理論依據(jù)，同時(shí)通過熱變形還可以改善金屬材料的組織和性能。到目前為止，對(duì)TWIP鋼熱加工工藝的模擬實(shí)驗(yàn)研究并不多。本文作者采用Gleeble-3800熱/力模擬試驗(yàn)機(jī)，在變形溫度為973-1373K，應(yīng)變速率為0.01-20s-1條件下，對(duì)TWIP鋼進(jìn)行熱壓縮實(shí)驗(yàn)，研究了TWIP鋼在高溫變形過程中的變形行為、變形組織的特點(diǎn)，目的在于了解TWIP鋼的熱變形規(guī)律并

3、用于指導(dǎo)熱加工工藝。另外，利用分離式霍布金森(SHPB)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，研究了TWIP鋼在常溫高應(yīng)變速率下的動(dòng)態(tài)壓縮行為，以服務(wù)于汽車工業(yè)的輕量化發(fā)展和防沖撞設(shè)計(jì)。主要結(jié)論如下：
　　 1. TWIP鋼熱壓縮時(shí)，其流變應(yīng)力受變形溫度和應(yīng)變速率的影響顯著，且隨變形溫度的升高而減小，隨應(yīng)變速率的增大而增大，流變應(yīng)力曲線呈現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。上述合金的熱變形過程是受熱激活控制的，熱變形激活能Q值為436.813 kJ/mol。流變應(yīng)力

4、(σ)與變形溫度(T)和應(yīng)變速率(ε)之間滿足雙曲正弦關(guān)系，可采用Z參數(shù)來描述TWIP鋼在熱變形過程中的流變應(yīng)力行為。通過回歸分析求得Z參數(shù)的表達(dá)式及TWIP鋼的流變應(yīng)力方程分別為：
　　
　　
　　 2.變形溫度對(duì)TWIP鋼熱變形的影響顯著，隨著變形溫度的升高，合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象越來越明顯，變形溫度達(dá)到1373K時(shí)，晶粒組織明顯長大，粗化現(xiàn)象嚴(yán)重；變形溫度低于1073K時(shí)，以形變硬化為主。應(yīng)變速率對(duì)TWIP

5、鋼熱變形也有較顯著的影響，應(yīng)變速率的增大有利于晶粒的細(xì)化。綜合考慮熱壓縮變形抗力、熱壓縮組織演化和硬度值變化等因素，本TWIP鋼的合適的變形工藝條件是：變形溫度在1223-1323K之間，應(yīng)變速率在1-10s-1之間。
　　 3.在動(dòng)態(tài)沖擊載荷下，TWIP鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線存在響應(yīng)時(shí)間，并且在中間階段出現(xiàn)了波浪形的應(yīng)力起伏，隨著應(yīng)變速率的增加，總的趨勢(shì)是強(qiáng)度、應(yīng)變量隨之增加。并且在有利取向的晶粒內(nèi)易于多個(gè)孿晶系生成，其方向也不局