退火时间对中锰热轧TRIP钢组织演变的影响

为了研究热轧Fe-6Mn-3Al TRIP钢组织演变和力学性能,对实验钢采用淬火+不同时间退火(ART)的热处理工艺.研究发现,随着退火时间的增加,奥氏体晶粒尺寸增大、稳定性降低,冷却过程中部分奥氏体相变为马氏体;其中退火10 min后,实验钢性能最优,其残余奥氏体体积分数能达到50.3%,抗拉强度765 M Pa,总延伸率达到49.1%;拉断后实验钢中的奥氏体含量减少,马氏体含量增加,其中,退火10 min后的实验钢TRIP效应最为明显,奥氏体体积分数由变形前的50.3%降低到变形后的11%,奥氏体转化率为78%.     

合金元素和工艺参数对热轧TRIP钢动态相变的影响

利用Gleeble热模拟试验机进行单轴压缩试验,研究了C-Mn-Si TRIP钢和C-Mn-Al-Si TRIP钢过冷奥氏体形变过程的组织演变,分析了合金元素和工艺参数对过冷奥氏体动态相变的影响.与等温相变相比,C-Mn-Si钢和C-MnAl-Si钢动态相变动力学明显加快.与C-Mn-Si钢相比,用质量分数约1%的Al替代Si后,C-Mn-Al-Si钢的A3温度明显提高,在相同变形工艺条件下C-Mn-Al-Si钢过冷奥氏体动态相变较易发生,而C-Mn-Si钢动态相变得到的铁素体晶粒比较细小.减小动态相变前奥氏体晶粒尺寸,有利于过冷奥氏体动态相变的进行.提高过冷奥氏体形变时的变形温度或应变速率均对动态相变产生一定的阻碍作用,但影响不显著.     

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.     

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.     

形变过程中TRIP效应的相变热动态研究

采用拉伸与测温试验同时进行的方法,将应力应变曲线与热能曲线相结合,动态研究热轧TRIP钢拉伸过程中的相变热.研究表明:热轧TRIP钢在拉伸过程中材料增加的热能由部分转变的塑性功和马氏体相变热组成,因此,拉伸过程中实际测得的试样热能高于由塑性功转变的热能.利用平均综合热能损失系数对低速拉伸的TRIP钢的热能进行补充,通过计算与推导,证实了试样在刚进入塑性变形时,一定数量的较不稳定残余奥氏体首先集中发生马氏体相变,随着应变的进一步加大,剩余的较稳定的残余奥氏体根据其稳定情况发生马氏体相变的数量逐渐减少,在试样均匀延伸结束前绝大部分残余奥氏体已转变为马氏体.结合相变热变化可动态描述热轧TRIP钢形变过程中马氏体相变的情况.     

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.     

含磷TRIP钢的CCT图

为了探索合金元素在TRIP钢相变过程中的重要作用,利用金相、显微硬度等方法研究了四种不同合金成分C-Mn-Al-PTRIP钢的CCT图.结果表明:Al元素强烈地缩小奥氏体相区,提高Ac3与Ms;Al元素促使CCT图左移和上移.P元素能够阻碍碳化物生成,当钢中P质量分数达到0.14%时,能显著地将CCT图中的珠光体区与贝氏体区右移;P元素对铁素体相变和马氏体相变没有显著的影响.结果还显示出随着冷却速率的增加,材料的显微硬度随之增加.对于每一种成分,超过其临界冷却速率时,将得到完全的马氏体组织.     

高扩孔钢变形奥氏体的连续冷却转变

研究了三种硅—锰系低碳钢变形奥氏体的连续冷却转变,分析了w(Si),w(Mn)对相变温度Ar3、转变组织及力学性能的影响.实验结果表明:w(Si)由0.50%增加到1.35%时,Ar3升高15~25℃,而w(Mn)由0.97%增加到1.43%时,Ar3降低30~50℃,锰对Ar3的影响效果强于硅;硅促进了高温等轴铁素体析出,抑制了贝氏体相变,而锰不仅细化了相变组织,还促进了贝氏体形成;w(Si),w(Mn)分别为0.56%和1.43%的钢在850℃变形后以30℃/s冷却,获得均匀、微细化的铁素体/贝氏体双相组织,抗拉强度可达到654 MPa.     

基于动态相变的热轧Nb-V-Ti微合金化TRIP钢组织及性能

通过单轴热压缩试验,结合扫描电镜以及X射线衍射技术,研究了动态相变前奥氏体晶粒状态对基于动态相变的热轧Nb-V-Ti微合金化TRIP钢复相组织状态及力学性能的影响.与动态相变前奥氏体晶粒为等轴状条件下相比,动态相变前奥氏体晶粒为拉长状条件下,动态相变得到的铁素体转变量较大,最终复相组织中贝氏体含量较少且团径较小,马氏体含量较少,但对残余奥氏体含量及其含碳量影响不明显.与不含微合金化元素的基于动态相变的热轧TRIP钢相比,Nb-V-Ti微合金化TRIP钢的屈服强度和抗拉强度明显提高,而延伸率有所降低.     

临界区退火处理对0．15C-1．5Mn-1．5Al冷轧TRIP钢相变和力学性能的影响

利用热膨胀仪、热处理实验、拉伸实验和X衍射实验研究了不同临界退火温度对0.15C-1.5Mn-1.5Al TRIP钢相变、残余奥氏体特征和力学性能的影响.结果表明:不同临界退火温度下的热膨胀曲线具有相同的变化过程,两相区奥氏体含量随临界退火温度的升高而上升,而其碳含量则下降;临界退火温度影响试样的残余奥氏体特征和力学性能,820℃退火处理时残余奥氏体的体积分数为14%,碳的质量分数为1.36%;力学性能也是820℃退火时最佳,强塑积可达25400 MPa.%,且变形过程中具有高的瞬时加工硬化指数(n值).     

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．     

硅、锰合金元素含量对TRIP结构钢力学性能的影响

在不含Ｃｒ,Ｎｉ的Ｓｉ Ｍｎ结构钢中,因残余奥氏体的应变诱导相变和相变诱发塑性,可得到良好的强度与塑性配合的综合性能·通过对二种成分Ｓｉ ＭｎＴＲＩＰ钢力学性能的比较及其组织分析,探讨了ＴＲＩＰ效应提高结构钢力学性能的机理·结果表明,含有一定Ｍｎ合金元素的ＴＲＩＰ结构钢,当Ｓｉ含量小于２０％时,含Ｓｉ量愈高,其力学性能愈好·     

5 Cr9 Si3钢的高温变形行为及流变应力异常变化机理

通过不同热加工参数下的热压缩试验,研究了新型阀门钢5Cr9Si3的高温变形行为.5Cr9Si3钢在850~900℃和1000~1100℃温度区间内峰值应力分别随温度的升高而减小,而在900~1000℃温度区间内出现峰值应力随温度升高而增大的异常现象.进一步的微观组织及相结构演化分析表明：5Cr9Si3钢在900~1000℃温度区间内发生了由铁素体向奥氏体的转变,产生奥氏体相变强化;同时,随着变形温度的提高,碳化物的回溶造成碳元素和铬元素对5Cr9Si3基体固溶强化效果增强.相变强化和固溶强化是导致5Cr9Si3在900~1000℃温度区间内流变应力异常变化的主要原因.     

X65管线钢板交替与连续控冷工艺的计算与比较

为减小X65管线钢板控制冷却后的残余应力和翘曲,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond的相变诱发塑性(TRIP)模型建立了热力耦合有限元模型,考虑了控冷时的弹塑性变形、热膨胀、相变潜热、相变膨胀、TRIP等所有物理效应.用该模型研究了2种控制冷却工艺下X65管线钢板的温度、残余应力、残余应变及翘曲.结果表明:与连续控冷相比,交替控冷使板的温度进一步降低7℃;上表面一侧的残余拉应力峰值进一步减小44 MPa;下表面一侧的残余总压应变峰值进一步增加0.001;翘曲由0.54×10-3减至0.09×10-3;故交替控冷可降低板内的残余应力,并减小翘曲.     

Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si钢拉伸变形机理研究

采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si TRIP/TWIP钢在不同变形量下的微观组织变化.结果表明:在应变初期,主要是形成层错和位错;随应变的增大,γ奥氏体相逐渐减少,ε马氏体相和α马氏体相增多;在断裂阶段,主要组成相为α马氏体,即Fe-20Mn-2.6Al-2.6Si钢在拉伸变形过程中主要发生γ→ε→α或γ→α相变诱导塑性变形.金相组织表明:该钢变形量达到6.5%时,开始出现许多平直的条纹(通常称为形变孪晶);但高分辨透射电镜研究表明:不同程度变形后的微观组织都难以观察到形变孪晶,而那些金相组织和低倍透射电镜照片上的平直条纹往往是ε马氏体相,这进一步证实该钢的变形机制主要是TRIP效应.     

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.     

Effect of retained austenite and nonmetallic inclusions on the thermal/electrical properties and resistance spot welding nuggets of Si-containing TRIP steels

Five advanced high-strength transformation-induced plasticity(TRIP) steels with different chemical compositions were studied to correlate the retained austenite and nonmetallic inclusion content with their physical properties and the characteristics of the resistance spot welding nuggets. Electrical and thermal properties and equilibrium phases of TRIP steels were predicted using the JMatPro? software. Retained austenite and nonmetallic inclusions were quantified by X-ray diffraction and saturation magnetization techniques. The nonmetallic inclusions were characterized by scanning electron microscopy. The results show that the contents of Si, C, Al, and Mn in TRIP steels increase both the retained austenite and the nonmetallic inclusion contents. We found that nonmetallic inclusions affect the thermal and electrical properties of the TRIP steels and that the differences between these properties tend to result in different cooling rates during the welding process. The results are discussed in terms of the electrical and thermal properties determined from the chemical composition and their impact on the resistance spot welding nuggets.