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.     

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.     

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.     

连续退火微合金双相钢的应力应变关系

分析连续退火微合金双相(DP)钢各微观相的弹塑性变形行为,根据Eshelby等效夹杂模型和Mori-Tanaka平均场理论,采用Tomota增量变形方法,计算了DP钢拉伸应力应变曲线,与实际的拉伸曲线做了分析比较,并讨论了新铁素体对微合金双相钢屈服强度的影响.结果表明,该应力应变计算模型综合考虑了连续退火微合金DP钢微观组织性能与宏观力学性能的内在联系,更准确地描述了材料的变形行为,能够很好预测连续退火微合金DP钢的拉伸曲线.     

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.     

热轧双相钢微观应力--应变模型

利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对热轧后双相钢的微观组织进行分析,用Image-Pro Plus软件测定双相钢微观组织中各独立相的体积分数. 根据多相材料中间混合法则和Swift方程,建立热轧双相钢微观应力-应变模型,并用DP590和DP780钢单向拉伸曲线进行验证. 结果表明,该应力-应变关系微观模型基本阐明热轧双相钢微观组织参数与宏观力学性能的内在联系,能够准确地描述材料的变形行为,同时很好地预测热轧双相钢宏观的拉伸曲线.     

TRIP钢在连续冷却过程中的相变行为

与普通C-Mn不同,热轧生产TRIP钢需要着重考虑合金质量分数、冷却速率和剩余奥氏体碳浓度对相变行为的影响.以Avrami方程为基础,确定了热轧低碳Si-Mn系TRIP钢相变动力学模型参数,并定量地分析了不同w(Si)、变形量和冷却速率对热变形奥氏体相变的影响.应用该模型预测的CCT曲线与实测值符合得较好.计算结果表明,w(Si)或变形量增加都会促进铁素体相变,从而有利于剩余奥氏体中碳质量分数的增加.     

TRIP钢动态拉伸行为的残余奥氏体转变相关性研究

对两种商业化TRIP钢进行双相化处理,获得了与TRIP钢中铁素体量相当的DP钢.采用气动式间接杆杆型冲击拉伸试验装置对TRIP钢和DP钢在102~103s-1应变率范围的动态拉伸变形行为进行了研究.结果显示,在所有应变率下,两种TRIP钢的动态拉伸强度略低于DP钢,而延伸率却大大高于DP钢.断裂试样的SEM观察表明,残余奥氏体的变形诱发相变显著延迟了TRIP钢的微孔洞的形成,持续抑制微孔洞的生长.     

耦合TRIP效应的TRIP型多相钢本构模型及其在冲压中的应用

提出了一个耦合TRIP(Transformation Induced Plasticity)效应和考虑材料各向异性的TRIP型多相钢的本构模型.TRIP效应通过与应力状态和塑性应变相关的马氏体动力学方程来描述.把所建立的TRIP钢本构模型在商业有限元软件中进行二次开发,对TRIP型多相钢的应力应变关系和成形性能进行了仿真计算,仿真结果与实验结果符合很好.由于TRIP效应减小了材料的弹性模量,因此在回弹仿真中考虑到弹性模量变化来提高回弹预测的精度,与传统的认为弹性模量在成形过程中保持不变的仿真结果相比,所建立的模型能够很好地说明TRIP钢回弹大的主要原因,为提高TRlP钢的成形性能和精度打下了理论基础.     

无硅TRIP钢力学性能的研究

无硅TRIP钢采用临界区加热等温淬火热处理,获得铁素体,贝氏体及大量稳定残余奥氏体的三相组织·通过对其显微组织观察,断口形貌分析,与高硅TRIP钢力学性能的相互比较,探讨了无硅TRIP钢相变诱发塑性的行为·结果表明:无硅TRIP钢在拉伸变形过程中,应变诱导相变,相变诱发塑性;其拉伸断口形貌呈韧性断口特征;经790℃加热在400℃等温5min时,抗拉强度达到754MPa,延伸率达到36%,综合性能(强塑积)达到27144MPa%的最高值·     

Flow stress model considering the transformation-induced plasticity effect and the inelastic strain recovery behavior

On the basis of continuum mechanics and the Mori-Tanaka mean field theory, a micro-mechanical flow stress model that considered both the transformation-induced plasticity (TRIP) effect and the inelastic strain recovery behavior of TRIP multiphase steels was presented. The relation between the volume fraction of constituent phases and plastic strain was introduced to characterize the transformation-induced plasticity effect of TRIP steels. Loading-unloading-reloading uniaxial tension tests of TRIP600 steel were carried out and the strain recovery behavior after unloading was analyzed. From the experimental data, an empirical elastic modulus expression is extracted to characterize the inelastic strain recovery. A comparison of the predicted flow stress with the experimental data shows a good agreement. The mechanism of the transformation-induced plasticity effect and the inelastic recovery effect acting on the flow stress is also discussed in detail.     

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.     

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.     

合金元素和固溶温度对TRIP/TWIP钢组织性能的影响

对不含Nb和含Nb的两种高锰TRIP/TWIP钢进行了固溶处理,通过室温拉伸实验研究了两种实验钢的力学性能.利用光学显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射观察实验钢变形前后的微观组织,并分析了含Nb实验钢中Nb析出物的形态和分布.实验结果表明:随着固溶温度的升高,两种成分的实验钢抗拉强度均下降.固溶温度为900℃时,含Nb实验钢组织仍有少量的热轧带状组织;固溶温度为1000℃时,与此时的不含Nb实验钢相比,含Nb钢基体内的晶粒细小;在拉伸实验中,两种实验钢均表现出TRIP/TWIP的特性,不含Nb实验钢的TRIP形变强化机制更为突出.     

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·     

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.     

磁处理降低钢中残余应力的微观机理模型

目的是定量研究一种新颖的降低材料内应力的非热方法、低频交变磁处理法的效果及其微观机理。在试验研究了该方法降低试样内残余应力的程度、特点和工艺参数的影响后 ,通过透射电镜分析 ,着重观察了磁处理时材料内部的位错运动规律。结果表明 ,低频交变磁处理用于降低材料的内应力是有效的 ,其主要应力降低原因是磁处理过程引起的位错均匀化。在实验结果和理论分析的基础上 ,提出了磁处理时材料内应力松弛的物理模型 ,合理地解释了低频交变磁处理方法降低残余应力的机理     

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.