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![CMnAl-TRIP鋼組織性能的研究.pdf_第1頁](https://static.zsdocx.com/FlexPaper/FileRoot/2019-3/16/17/adb4f55a-14a1-46c6-a269-718ad5d0859a/adb4f55a-14a1-46c6-a269-718ad5d0859a1.gif)
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文檔簡介
1、TRIP鋼由于TRIP效應(yīng)使鋼板在獲得高強度的同時又不損失塑性,這種強化機制使其具有優(yōu)異的性能,在汽車業(yè)中應(yīng)用可節(jié)能減重、降低成本而又不失安全性,應(yīng)用前景廣闊。傳統(tǒng)CMnSi-TRIP鋼用硅元素來穩(wěn)定殘余奧氏體,但硅含量高于1﹪時鋼板表面易產(chǎn)生穩(wěn)定的氧化物,使鋼板涂鍍能力變差。用鋁替代硅可減少氧化物提高鋼板涂鍍能力和表面質(zhì)量,易于實現(xiàn)熱鍍鋅退火生產(chǎn)。CMnAl-TRIP鋼作為新鋼種,對其進行系統(tǒng)研究具有重要的理論意義和實用價值。
2、 本文設(shè)計了三種不同成分的CMnAl-TRIP鋼,利用熱膨脹模擬、X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡和光學電鏡、拉伸試驗等測試方法,較為系統(tǒng)的研究了試驗鋼的組織性能,發(fā)現(xiàn)了最佳的熱處理參數(shù),討論了熱處理工藝參數(shù)和化學成分等因素對組織性能影響的原因,研究了殘余奧氏體的力學穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明,鋁替代硅后使CMnAl-TRIP鋼的Ac<,1>、Ac<,3>溫度升高,0.05P鋼Ac<,1>為750℃,0.1P和0.1 PSi兩種鋼Ac<,>都為
3、757℃,三種試驗鋼加熱至1100℃也未獲得單一奧氏體區(qū);在冷卻至貝氏體區(qū)等溫前會發(fā)生先共析鐵素體的生成,使雙相區(qū)奧氏體數(shù)量減少,剩余奧氏體的碳含量升高,并且高雙相區(qū)退火溫度更有利于先共析鐵素體的形成。 熱模擬試驗發(fā)現(xiàn)0.05P鋼在770℃雙相區(qū)退火時奧氏體及其碳含量分別為25﹪和0.54﹪,在820℃時分別為35﹪和0.40﹪,在870℃分別達到45﹪和0.31﹪。但雙相區(qū)退火溫度對殘余奧氏體及其碳含量的影響并不呈單調(diào)變化趨勢
4、,在820℃雙相區(qū)退火試樣的殘余奧氏體含量為14﹪,碳含量為1.36﹪,都為最高值;熱模擬數(shù)據(jù)顯示相變動力隨貝氏體等溫溫度的升高而升高,但奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變的數(shù)量卻呈下降趨勢。0.05P鋼420℃等溫時和450℃等溫時貝氏體相變動力學差異不大,500℃等溫時在30s熱膨脹曲線有一明顯的下降過程,推斷為奧氏體發(fā)生了滲碳體的分解;0.05P鋼在680℃和720℃退火時的Avrami指數(shù)n分別為1.011和0.77,低于理想的Avrami指數(shù)
5、(2~4)。 通過不同雙相區(qū)退火溫度試驗發(fā)現(xiàn)三種試驗鋼在不同退火溫度下都含有大于10﹪的殘余奧氏體,殘余奧氏體含量在800℃至890℃呈上升趨勢:鐵素體含量隨雙相區(qū)退火溫度的升高而降低,貝氏體含量則隨雙相區(qū)退火溫度的升高而升高;抗拉強度隨雙相區(qū)退火溫度的變化同殘余奧氏體的變化相似,屈服強度隨雙相區(qū)退火溫度的升高而升高;延伸率則相反;研究發(fā)現(xiàn)選擇雙相區(qū)退火溫度使鐵素體和奧氏體比為65﹪∶35﹪時可獲得最佳的力學性能,0.05P鋼在
6、820℃有最高值39.3﹪,0.1P鋼和0.1PSi鋼分別在820℃和770℃有最高值36.1﹪和36.6﹪,強塑積都高于22000 MPa﹪,頸縮時的n值都大于0.2。通過貝氏體等溫試驗發(fā)現(xiàn)在貝氏體較少時間保溫組織中會形成馬氏體,殘余奧氏體含量較少;隨貝氏體保溫時間的延長,貝氏體轉(zhuǎn)變充分,馬氏體含量減少而殘余奧氏體及其碳含量增加;450℃等溫300s時發(fā)現(xiàn)滲碳體的析出,而在高溫500℃時30s就已發(fā)生奧氏體的分解,造成殘余奧氏體及其碳
7、含量的降低;試樣抗拉強度隨貝氏體保溫時間的延長而下降,延伸率和屈服強度則隨保溫時間的延長而升高;450℃等溫時試樣力學性能優(yōu)于其它溫度,強塑積最高,0.05P鋼在450℃保溫60s時抗拉強度為646.5MPa,延伸率達到39.3﹪,強塑積為25400MPa﹪,和傳統(tǒng)CMnSi-TRIP鋼相當,能滿足使用要求。實際生產(chǎn)中可圍繞820℃等溫2min和450℃保溫60s來設(shè)計熱鍍鋅退火生產(chǎn)線的熱處理工藝參數(shù)和板速等其它相關(guān)參數(shù)。 對比
8、合金成分對組織性能的影響發(fā)現(xiàn)磷、硅、銅的添加使0.1P鋼和0.1PSi鋼具有高的抗拉強度、屈服強度和低的延伸率,抗拉強度的提高是磷固溶強化和TRIP效應(yīng)綜合作用的結(jié)果;磷的添加提高了奧氏體的淬透性,在冷卻至貝氏體等溫時減少了先共析鐵素體的生成,使殘余奧氏體含量升高,殘余奧氏體碳含量降低,降低了殘余奧氏體的力學穩(wěn)定性,使應(yīng)變后期瞬時n值降低,導致延伸率的降低;由于鋼中鋁含量較高,試驗中磷、硅含量對貝氏體轉(zhuǎn)變的影響很小。銅元素提高了殘余奧氏
9、體含量,但使其碳含量降低。含銅鋼抗拉強度的提高是由于TRIP效應(yīng)、銅的固溶強化作用以及更多的貝氏體組織共同作用的結(jié)果。 分析瞬時n值和殘余奧氏體的穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn)瞬時n值特征與TRIP效應(yīng)有關(guān),不同化學成分、熱處理工藝參數(shù)下試樣的瞬時n值特征都取決于殘余奧氏體的力學穩(wěn)定性;殘余奧氏體的力學穩(wěn)定性低時,應(yīng)變初期發(fā)生較快的馬氏體相變,對應(yīng)較強的TRIP效應(yīng)和高的瞬時n值;應(yīng)變后期由于較少的馬氏體相變,TRIP效應(yīng)弱,瞬時n值低,導致均勻延
10、伸率和延伸率的降低;而殘余奧氏體力學穩(wěn)定性高時在整個應(yīng)變階段都可持續(xù)地發(fā)生馬氏體相變,特別是在應(yīng)變后期能夠保證TRIP效應(yīng),維持較高的瞬時n值,使試樣具有高的延伸率;研究TRIP鋼性能特點時,不僅要考慮殘余奧氏體的含量,更為重要的是要考慮殘余奧氏體的穩(wěn)定性。分析不同熱處理工藝參數(shù)和化學成分對殘余奧氏體力學穩(wěn)定性的影響,發(fā)現(xiàn)殘余奧氏體碳含量是決定其力學穩(wěn)定性的主要因素,不同貝氏體等溫溫度和保溫時間下貝氏體轉(zhuǎn)變程度不同,造成殘余奧氏體中碳含
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