熱軋TRIP鋼的研究.pdf

1、本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金資助“重點(diǎn)項(xiàng)目”，“薄鋼板連鑄連軋過(guò)程組織性能控制與檢測(cè)”，通過(guò)熱模擬實(shí)驗(yàn)，熱軋實(shí)驗(yàn)，對(duì)熱軋TRIP鋼組織與性能進(jìn)行了研究。重點(diǎn)對(duì)高硅與低硅TRIP鋼的組織性能進(jìn)行了對(duì)比，探討了熱軋TRIP鋼中殘余奧氏體的應(yīng)變誘導(dǎo)相變和相變誘發(fā)塑性行為。論文的主要工作如下： 1.在Gleeble1500熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上，對(duì)A、B、C、D、E五種成分TRIP鋼進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn) A、B、C、D、E五種鋼臨界溫度較為接近。

2、A、D鋼的靜態(tài)CCT與動(dòng)態(tài)CCT曲線主要由A→F轉(zhuǎn)變區(qū)、A→P轉(zhuǎn)變區(qū)、A→B轉(zhuǎn)變區(qū)和A→M轉(zhuǎn)變區(qū)四部分區(qū)域組成；E鋼的CCT曲線主要由A→F轉(zhuǎn)變區(qū)、A→B轉(zhuǎn)變區(qū)和A→M轉(zhuǎn)變區(qū)三部分區(qū)域組成，A→P轉(zhuǎn)變區(qū)溫度區(qū)間很小。合金元素鈮、鉬、鋁存在，造成貝氏體轉(zhuǎn)變溫度降低，珠光體轉(zhuǎn)變線右移，鐵素體轉(zhuǎn)變區(qū)與貝氏體相區(qū)分開(kāi)，出現(xiàn)了兩個(gè)C曲線。由于形變?cè)黾恿诵魏宋恢煤湍芰?，使相變溫度提高，A、D、E鋼的動(dòng)態(tài)CCT曲線中A→F轉(zhuǎn)變、A→P轉(zhuǎn)變與A→B轉(zhuǎn)變

3、向高溫區(qū)左移。A、D、E鋼變形10s軟化率為0.3時(shí)，奧氏體未再結(jié)晶溫度(Tnr)分別在910℃、920℃和980℃左右。 2.對(duì)熱軋TRIP鋼進(jìn)行軋后的恒溫冷卻實(shí)驗(yàn)研究 A、B、C、D和E鋼采用同樣工藝熱軋后等溫保溫，得到鐵素體，貝氏體和殘余奧氏體組織。B鋼的性能相對(duì)較差；E鋼中存在合金元素的溶質(zhì)拖曳效應(yīng)(SDE-SoluteDragEffects)，使抗拉強(qiáng)度提高，延伸率降低；在熱軋后恒溫冷卻的條件下，終軋溫度越低、

4、終軋變形量越大、相變誘發(fā)塑性效果越好；在20min等溫時(shí)，殘余奧氏體數(shù)量多，穩(wěn)定性最強(qiáng)，TRIP效應(yīng)最顯著，A、D鋼的力學(xué)性能達(dá)到最高值。熱軋TRIP鋼由于奧氏體的高的碳濃度、小的晶粒尺寸和高的位錯(cuò)密度，殘留奧氏體具有很高的穩(wěn)定性，因相變誘發(fā)塑性，呈現(xiàn)出較高的力學(xué)性能。 D鋼中添加A1增加了奧氏體中堆垛層錯(cuò)能，降低了擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度，不易形成層錯(cuò)，強(qiáng)烈地抑制了γ→ε轉(zhuǎn)變，殘留有更多量的奧氏體，導(dǎo)致貝氏體量更多。D鋼的遞增應(yīng)變硬化指

5、數(shù)的變化更平穩(wěn)，造成更大的均勻延伸率。D鋼力學(xué)性能優(yōu)于A鋼。 3.對(duì)A、D鋼采用與大生產(chǎn)相接近的工藝制度，進(jìn)行控軋控冷研究 A、D鋼采用二段冷卻方式和三段冷卻方式控冷，均得到鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體三相組織，組織中分布軟、硬不同的相，應(yīng)變下硬馬氏體相激發(fā)鐵素體基體內(nèi)可動(dòng)位錯(cuò)的形成，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度降低，獲得很好的力學(xué)性能。 在二種冷卻方式軋后控冷的過(guò)程中，必須有一個(gè)α/γ二相分離的空冷階段，使多邊形鐵素體形成，未相

6、變奧氏體中碳濃度增高，其穩(wěn)定性增強(qiáng)。二段冷卻時(shí)的水冷和三段冷卻時(shí)的第二次水冷，冷卻速度必須大于100℃/s，否則將出現(xiàn)珠光體，降低殘余奧氏體的穩(wěn)定性，減弱TRIP效應(yīng)。三段冷卻方式控冷，奧氏體因更高的位錯(cuò)密度而具有更高的穩(wěn)定性，獲得更好的相變誘發(fā)塑性效果，但其工藝參數(shù)不易控制，第一次水冷必須適度，否則幾乎不出現(xiàn)TRIP效應(yīng)。在400℃模擬卷取獲得了顯著的TRIP效應(yīng)。 4.對(duì)鉚螺鋼中的TRIP效應(yīng)進(jìn)行了研究 A、D鋼棒材

7、經(jīng)控軋控冷后，獲得鐵素體、珠光體、粒狀貝氏體和少量殘余奧氏體的混合組織。組織中大量鐵素體，含富碳γ小島的粒狀貝氏體的存在，殘余奧氏體的TRIP效應(yīng)等，使鉚螺鋼螺栓塑性很好，屈強(qiáng)比低，不經(jīng)過(guò)退火同樣可以冷鐓成型；組織中的細(xì)片狀珠光體，細(xì)粒狀貝氏體小島以及TRIP效應(yīng)，控軋控冷后保留下來(lái)的大量晶體缺陷的亞結(jié)構(gòu)，使鉚螺鋼具有高強(qiáng)度，螺栓產(chǎn)品不經(jīng)淬火和回火熱處理，滿足性能要求。 TRIP鋼不僅可用于板材，還可用于鉚螺鋼棒材產(chǎn)品。A、D鋼

8、用于鉚螺鋼生產(chǎn)，能夠免除退火和產(chǎn)品最終熱處理，使緊固件生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)成本降低，產(chǎn)品質(zhì)量提高。 5.探討了變形溫度對(duì)A鋼力學(xué)性能的影響 在高于Ms點(diǎn)溫度下，由于力學(xué)驅(qū)動(dòng)力補(bǔ)償了溫度升高而減少的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力，使驅(qū)動(dòng)力可以達(dá)到Ms點(diǎn)溫度。A鋼二試樣呈現(xiàn)較為明顯的TRIP效應(yīng)的變形溫度區(qū)間分別為15～300℃和15～350℃。變形溫度對(duì)TRIP鋼帶材力學(xué)性能影響的工藝實(shí)驗(yàn)，將為熱軋TRIP鋼在生產(chǎn)中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)板帶溫加工成型