应力状态对TRIP钢残余奥氏体稳定性的影响

通过单向拉伸、平面应变和双向等拉实验研究了宏观应力状态对相变诱发塑性(TRIP)钢中残余奥氏体稳定性的影响.实验中残余奥氏体在不同应变量的体积分数通过X-射线衍射法测量,并引入应力三维度水平来表征不同应力状态.结果表明,不管何种变形模式,TRIP钢中残余奥氏体的体积含量都随塑性应变的增大而减少,而且应力三维度水平越高,TRIP钢的相变速率越快,残余奥氏体的力学稳定性越差.基于此,给出了能够表征不同应力状态的应变诱发马氏体相变动力学方程.     

高碳硅锰TRIP钢低应变速率下的拉伸性能

研究了 0 .6 3C 1 .75Si 1 .6 8MnTRIP钢室温低应变速率下的拉伸性能 .试验用钢的等温淬火为 :90 0℃加热 ,保温 2 0min ,34 0℃等温 2h.当应变速率由 4 .6× 1 0 -3 s-1降至 4 .6× 1 0 -6s-1时 ,高碳硅锰TRIP钢的延伸率由 1 4 %～ 1 5 %提高到 2 2 %左右 ;屈服强度由 1 0 1 5MPa提高到 1 1 98MPa;极限强度由 1 4 4 8MPa提高到 1 5 4 6MPa;拉伸试样中残留奥氏体量减少 .表明该钢在低应变速率下应变诱导相变、相变诱发塑性能够充分进行 .因此 ,该钢种特别适合于用作在岩石蠕变条件下工作的煤巷超高强度锚杆材料     

连续退火的无Si TRIP钢的组织和力学性能

在实验室用Gleeble3500热模拟试验机制备了一种无Si TRIP钢.利用拉伸试验机、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射以及热膨胀仪对其力学性能、微观组织和相变规律进行研究,在此基础上分析了贝氏体相变温度和时间对力学性能和残余奥氏体的影响.无Si TRIP钢呈现出良好的整体力学性能,抗拉强度分布在740～810 MPa,延伸率均在25%以上,最高可达32%以上;贝氏体等温温度为420℃时能获得最佳的综合力学性能,抗拉强度随贝氏体相变时间增加而下降,延伸率随之上升,而屈服强度没有显著变化.无Si TRIP制的铁素体晶粒大小约为3～4μm,比含Si TRIP钢铁素体晶粒细小;残余奥氏体的体积分数在8%～10%,比含Si TRIP钢低约3%;420℃保温300 s后贝氏体相变基本结束,而碳的扩散仍然在进行;无Si TRIP钢贝氏体相变速率比含Si TRIP钢快,贝氏体相变总量也更多.     

高铝TRIP钢的高温力学性能

利用Gleeble3500试验机研究汽车用C-Mn-Al系TRIP钢的高温力学性能,测定了零塑性温度和零强度温度,应用差示扫描量热法测定其相变区间,采用扫描电镜和光学显微镜分析了不同拉伸温度对应的断口宏观形貌及断口附近组织组成.该钢种零塑性温度和零强度温度分别为1425℃和1430℃,第Ⅰ脆性区间为1400℃~熔点,第Ⅲ脆性区间为800~925℃.第Ⅲ脆性区脆化的原因是α铁素体从γ晶界析出,试样从975℃冷却至700℃过程中,随着α铁素体析出比例的增大,断面收缩率先减小后增大.基体α铁素体比例为8.1%时(850℃),断面收缩率降至28.9%;而拉伸温度在800℃以下时,基体α铁素体比例超过16.7%,断面收缩率回升至38.5%以上.该钢种在1275.6℃时开始析出少量粗大的AlN颗粒,但对钢的热塑性没有影响.     

相变诱发塑性钢的流动应力模型

在Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka平均场理论的基础上,建立了TRIP(transformation induced plastici-ty)钢单向拉伸代表体单元模型,分析了TRIP钢单向拉伸变形中各组成相的弹塑性变形行为,获得了考虑相变诱发塑性效应的TRIP钢流动应力计算模型,并将计算结果与试验结果进行了比较分析.该模型建立了由相变引起各微观相体积比的变化与TRIP钢宏观流动应力之间的内在联系.计算结果与试验结果的比较表明,该模型正确地预测了TRIP钢的流动应力,将为TRIP钢材料性能的描述及相关的数值仿真技术提供参考.     

相变诱发塑性钢的应变硬化指数计算模型

在连续介质力学和Eshelby夹杂理论的基础上,将相变诱发塑性(TRIP)钢中铁素体当作基体,其他相当作夹杂相,通过单向拉伸体单元模型,详细分析了各组成相及各夹杂相间的相互作用对材料整体硬化性能的贡献.并以各组成相体积比作为变量,建立了考虑相变诱发塑性效应的应变硬化指数计算模型.计算结果与实验结果及文献数据进行了比较,结果表明建立的应变硬化模型能正确地预测TRIP钢的应变硬化指数;TRIP钢应变硬化指数随应变呈抛物线变化,并非恒定不变.     

新一代热轧TRIP钢的研究

对热轧后等温淬火的热轧Si-Mn TRIP钢进行了研究,通过对该钢的组织性能检测,讨论了其相变诱发塑性(TRIP)机制.结果表明:热轧Si-Mn TRIP钢中发生了残余奥氏体的应变诱导马氏体相变,表现出抗拉强度和总延伸率的良好配合.残余奥氏体的稳定性随等温保温时间的增加而增加,进一步增加等温时间则又使残余奥氏体稳定性降低.等温25 min时力学性能最佳,抗拉强度、总延伸率和强韧性平衡分别达到了774 MPa,33%和25 542 MPa%的最高值.     

低碳含硅TRIP钢断裂机理的研究

对试验用低碳含硅TRIP钢断裂机制进行静、动态观察研究,并用扫描电镜定性测量了其中组织颗粒的化学成分.实验表明:应变时等轴铁素体(F)内部产生与拉应力方向呈45°滑移带,随着应力加大,形成按一定取向扩展的微孔,微孔逐渐贯通形成裂纹.裂纹遇到硬质相贝氏体(B)时沿其边缘行走;当遇到残余奥氏体(RA)时,产生的相变诱发塑性松弛了集中应力,导致裂纹钝化、扭折.试验用TRIP钢断口花样为韧窝花样,属塑性断裂.     

不同温度和应变速率下TRIP钢的流动应力

对相变诱发塑性钢TRIP780进行了298,333,363 K温度下且应变速率为10-4,10-2,100,102,103 s-1时的单向拉伸试验.分析了TRIP780钢的流动应力对温度和应变速率的敏感性,并讨论了Johnson-Cook(JC)和Khan-Huang-Liang(KHL)流动应力模型对TRIP780钢的适用性.结果表明:TRIP780钢的流动应力呈现对应变速率的正向敏感性和对温度的负向敏感性,且在高应变速率下流动应力对应变速率的敏感性降低;JC模型对TRIP780钢流动应力拟合在小应变水平下比KHL模型更加准确,而KHL模型在大应变水平下有更高的精度.     

铌微合金化对高Al冷轧TRIP钢组织与力学性能的影响

采用二段式盐浴热处理、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等方法,研究了添加0.025%微合金元素Nb对高Al(1.5%Al)冷轧相变诱导塑性钢(TRIP)组织与性能的影响规律. 结果表明:Nb微合金化使高Al冷轧TRIP钢在连续退火后组织得到细化,残余奥氏体含量及其碳含量比无Nb钢均有所升高. 含Nb钢在370 ℃和400 ℃等温后抗拉强度均大于650 MPa,且总伸长率达到35%,具有优异的综合力学性能. Nb微合金化,将本实验所研究的高Al冷轧TRIP钢的最优贝氏体区等温温度由400 ℃左右扩大到370～400 ℃,提高了生产的工艺稳定性.     

控轧控冷TRIP钢的微观相组成及其与力学性能的关系

采用电子背散射衍射技术等实验方法,研究了控轧控冷工艺制备的铌钒微合金化C-Mn-Si系热轧TRIP钢的显微组织及相组成,并分析了与其对应的力学性能．奥氏体轧制过程中的热变形及随后的冷却工艺对最终各相组织的形貌、大小和分布都有直接影响,并决定TRIP钢最终的力学性能．对TRIP钢卷取温度的模拟结果显示,与450和350℃模拟卷取温度相比,400℃模拟卷取温度能使该钢获得更好的综合力学性能．     

新型中锰热轧TRIP钢组织演变及力学性能

利用Thermo-Calc软件设计了一种中锰相变诱导塑性(TRIP)钢,利用全新的热处理工艺对其进行处理,研究了残余奥氏体的含量及其稳定性,并对该钢的显微组织和力学性能进行了分析.结果表明,实验用钢可获得接近1000MPa的抗拉强度和30%以上的断后延伸率,且强塑积>30GPa·%.固溶温度对钢的力学性能具有显著影响,热轧TRIP钢固溶温度为750~800℃时,实验钢获得最佳的力学性能.     

两相区退火温度对高铝低硅TRIP 钢组织性能的影响

对高铝低硅TRIP钢进行两相区退火,通过分析退火后实验钢的微观结构和力学性能,建立了加工硬化指数与相组成的关系,探讨了残余奥氏体稳定性对力学性能的影响.结果表明,随着两相区退火温度的升高,实验钢中贝氏体含量逐渐降低,残余奥氏体含量先增大后降低,并在930℃退火时达到最大.随着两相区退火温度的升高,实验钢的抗拉强度逐渐降低,延伸率先增大后降低,930℃退火时抗拉强度为665MPa,延伸率达到最大,为30%,强塑积约为20GPa·%.EBSD统计和拉伸试验的结果表明,两相区退火温度为930℃时,残余奥氏体稳定性适中,从而在拉伸过程中不断地提供加工硬化,推迟颈缩的发生,大幅度提高塑性.     

热处理工艺对TRIP钢性能的影响

采用亚临界等温淬火热处理工艺,得到了含有大量稳定残留奥氏体的一种新型高强度复相钢。该网在Ｍａ－Ｍｄ温度之间形变时,因残留奥氏体的应变诱导马氏体相变和相变诱发塑性－ＴＲＩＰ,延伸率大幅度提高,通过对其力学性能测试及其显微组织分析,探讨了ＴＲＩＰ效应提高结构钢性能的机理,研究了热处理工艺对ＴＲＩＰ结构钢性能的影响。     

含铌TRIP钢连续退火后的组织性能及强化机理

在实验室模拟了含铌与无铌TRIP钢的连续退火工艺过程,通过金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等检测手段研究了TRIP钢的组织性能,分析了TRIP钢中残余奥氏体稳定性的影响因素及强化机理.结果表明:在连续退火工艺条件下,Nb的存在细化了TRIP钢的微观组织,与未添加Nb的钢相比,添加Nb可以提高TRIP钢中残余奥氏体含量和残余奥氏体碳含量.含铌TRIP钢中残余奥氏体主要以团块状或薄膜状分布于铁素体与贝氏体晶界,极少部分以细小球状分布于铁素体晶内.含铌TRIP钢热轧后的主要析出物为Fe3C和(Nb,Ti)(C,N),退火后的主要析出物为(Nb,Ti)(C,N).细小含铌析出物的析出强化导致了随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度升高.     

低碳中锰热轧TRIP钢退火工艺及组织演变

研究了第三代高强度高塑性TRIP钢的退火工艺对性能的影响和组织演变规律.热轧后形成的原始马氏体与临界退火时形成的残余奥氏体使TRIP钢具有良好的强度和塑性.结果表明:实验用钢可获得1000MPa以上的抗拉强度和30%以上的断后延伸率,且强塑积30 GPa.%;退火温度和保温时间对钢的力学性能具有显著影响,热轧TRIP钢临界退火温度为630℃,保温时间18 h时,实验用钢能获得最佳的综合力学性能.     

临界区退火对含磷低硅TRIP钢组织性能的影响

在实验条件下对含磷TRIP(transformation inducedplasticity)钢进行临界区退火研究，主要研究了不同退火条件对实验钢组织和力学性能的影响.通过添加P元素降低钢中的Si含量，可改善表面质量，解决镀锌问题，且P价格低廉，成本降低.结果表明:随等温时间增加，贝氏体含量增加，抗拉强度增加；在两种等温温度下，残余奥氏体量都是呈先增加后降低的趋势，780℃等温时在180s时得到最大的残余奥氏体量22%，800℃等温时在90s时得到最大的残余奥氏体量20%；780℃等温180s时获得最佳力学性能，强塑积达22854MPa·%，P的加入并未引起力学性能损失，各项力学性能优良.     

薄板坯连铸连轧工艺制备TRIP钢的力学性能与组织

在实验室条件下模拟薄板坯连铸连轧工艺试制了C-Si-Mn系TRIP钢.拉伸实验表明,实验钢的抗拉强度为610MPa,屈服强度为430MPa,屈强比为0.70,总延伸率为28.4%.组织观察发现,试样组织为铁素体 贝氏体 残余奥氏体的三相组织,实验钢中残余奥氏体的平均含量为5.8%.     

Influence of original microstructure on the transformation behavior and mechanical properties of ultra-high-strength TRIP-aided steel

The transformation behavior and tensile properties of an ultra-high-strength transformation-induced plasticity (TRIP) steel (0.2C-2.0Si-1.8Mn) were investigated by different heat treatments for automobile applications. The results show that F-TRIP steel, a traditional TRIP steel containing as-cold-rolled ferrite and pearlite as the original microstructure, consists of equiaxed grains of intercritical ferrite surrounded by discrete particles of M/RA and B. In contrast, M-TRIP steel, a modified TRIP-aided steel with martensite as the original microstructure, containing full martensite as the original microstructure is comprised of lath-shaped grains of ferrite separated by lath-shaped martensite/retained austenite and bainite. Most of the austenite in F-TRIP steel is granular, while the austenite in M-TRIP steel is lath-shaped. The volume fraction of the retained austenite as well as its carbon content is lower in F-TRIP steel than in M-TRIP steel, and austenite grains in M-TRIP steel are much finer than those in F-TRIP steel. Therefore, M-TRIP steel was concluded to have a higher austenite stability, resulting in a lower transformation rate and consequently contributing to a higher elongation compared to F-TRIP steel. Work hardening behavior is also discussed for both types of steel.