基于微觀組織的應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變的有限元模擬.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來,鋼鐵仍然是人類不可替代的原材料,在各行各業(yè)發(fā)揮著巨大的作用。然而,在節(jié)能減排,保護(hù)環(huán)境的迫切要求下,發(fā)展具有高強(qiáng)度和良好塑性的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)已成為一種必然趨勢(shì)。在研究AHSS中,強(qiáng)度和塑性通常是相互排斥的,即強(qiáng)度的提高導(dǎo)致塑性的下降,因此提高AHSS的塑性成為研究的重點(diǎn)。從Zackay等在1967年提出相變誘發(fā)塑性(TRIP)的概念,至今人們已對(duì)TRIP效應(yīng)進(jìn)行了大量的研究,但是對(duì) TRIP效應(yīng)增強(qiáng)塑性的微觀

2、機(jī)制仍然停留在定性的解釋,至今尚未得到實(shí)驗(yàn)和理論的證明。其難點(diǎn)在于相變引起的應(yīng)力松弛和再分布對(duì)塑性的貢獻(xiàn)難以用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。所以,利用計(jì)算機(jī)模擬的方法來揭示其 TRIP微觀增塑機(jī)制成為了一種重要的手段。
　　最近幾年來,有限元分析的模擬方法開始廣泛用于研究多相鋼。本文利用電子背散射衍射(EBSD)對(duì)近年來發(fā)展的新型淬火-分配-回火(Q-P-T)鋼進(jìn)行了微觀組織表征,以此建立了基于微觀組織的有限元模型,并建立了產(chǎn)生馬氏體相變的一維應(yīng)

3、變等效模型,以此定量地引入的馬氏體相變引起的應(yīng)力松弛這一重要效應(yīng),成功模擬了單軸拉伸條件下的TRIP效應(yīng)。從而發(fā)展了引入應(yīng)力松弛的有限元模型。
　　基于Q-P-T鋼微觀組織的有限元模擬結(jié)果揭示了TRIP效應(yīng)的微觀機(jī)制。TRIP效應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力松弛有效地緩解了剩余殘留奧氏體和鄰近馬氏體的應(yīng)力,阻止了裂紋的形成,并使較多的殘留奧氏體在較大的應(yīng)變下存在,這是 TRIP效應(yīng)的起因;模擬結(jié)果也揭示了相變形成的新(應(yīng)變誘發(fā))馬氏體比原始(熱誘發(fā)

4、)馬氏體承載更大的應(yīng)力,由此預(yù)測(cè)裂紋首先在新馬氏體中或其邊界處形成。應(yīng)力松弛效應(yīng)使應(yīng)變誘發(fā)馬氏體斷續(xù)緩慢地生成,這與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果相符。通過比較有應(yīng)力松弛效應(yīng)和無應(yīng)力松弛效應(yīng)的有限元模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),無應(yīng)力松弛效應(yīng)使應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相繼快速生成,這與實(shí)驗(yàn)不符,由此反證 TRIP效應(yīng)必然產(chǎn)生應(yīng)力松弛。而且,有應(yīng)力松弛和無應(yīng)力松弛效應(yīng)對(duì)微觀組織的宏觀力學(xué)行為影響的比較結(jié)果,能夠定量地顯示出應(yīng)力松弛效應(yīng)對(duì)模型宏觀塑性的貢獻(xiàn)。最終,上述的模擬結(jié)果,證明