含Nb TRIP鋼的開發(fā)與組織性能研究.pdf

1、TRIP(TransformationInducedPlasticity)鋼又稱相變誘發(fā)塑性鋼。TRIP鋼板具有高的強(qiáng)度、延展性和沖壓成形能力，用作汽車鋼板可減輕車重，降低油耗，同時(shí)有較強(qiáng)的能量吸收能力，能夠抵御撞擊時(shí)的塑性變形，顯著地提高了汽車的安全等級，具有明顯的優(yōu)越性。這種鋼板成為近來汽車用鋼板的一大熱點(diǎn)。隨著生產(chǎn)工藝的不斷提高和完善，TRIP鋼板的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)已成為可能，應(yīng)用前景也將更加廣闊。 TRIP鋼的本質(zhì)是通過

2、相變誘發(fā)塑性(TRIP)效應(yīng)使鋼中殘余奧氏體在塑性變形作用下誘發(fā)馬氏體生核和形成，并產(chǎn)生局部變形，繼而變形不再集中在局部，使相變均勻擴(kuò)散到整個(gè)材料，從而提高鋼的強(qiáng)度和塑性。 本文以降低Si含量為原則，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)鋼的化學(xué)成分，研究Nb含量、熱軋工藝和熱處理工藝對實(shí)驗(yàn)鋼的組織和性能的影響。為新型相變誘發(fā)塑性鋼的開發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)提供實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)和理論依據(jù)。本論文主要包括以下幾個(gè)方面： (1)利用熱膨脹法并結(jié)合金相觀察，研究了實(shí)驗(yàn)鋼的

3、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變和最終組織。測定了不含Nb和含Nb的兩種實(shí)驗(yàn)鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變(CCT)曲線，Nb的加入使得靜態(tài)CCT曲線下移、動態(tài)CCT曲線上移。實(shí)驗(yàn)鋼的組織隨冷卻速度的不同而發(fā)生變化。Nb的加入使得珠光體量減少，組織得到細(xì)化。 (2)利用Gleeble-1500熱應(yīng)力/應(yīng)變模擬機(jī)對熱軋型TRIP鋼進(jìn)行了模擬研究。實(shí)驗(yàn)鋼的最終組織主要由鐵素體(F)、貝氏體(B)和殘余奧氏體組成。研究了殘余奧氏體形貌、殘余奧氏體量和殘余奧氏

4、體含碳量。通過控制Nb含量和變形參數(shù)可以使實(shí)驗(yàn)鋼得到8.6-19.2(vol,％)的殘余奧氏體量和0.973-1.466(vol,％)的殘余奧氏體含碳量。分析了Nb含量、終軋溫度和卷取溫度對實(shí)驗(yàn)鋼的宏觀維氏硬度和抗拉強(qiáng)度的的影響。本實(shí)驗(yàn)鋼的宏觀維氏硬度最高達(dá)到268HV、相對應(yīng)的抗拉強(qiáng)度達(dá)884.4MPa。Nb含量的增加使得實(shí)驗(yàn)鋼的殘余奧氏體量和殘余奧氏體含碳量減少，但宏觀維氏硬度和抗拉強(qiáng)度增加。最終確定了在Nb含量為0.014％、終軋

5、溫度為780℃和卷取溫度為400℃時(shí)實(shí)驗(yàn)鋼的殘余奧氏體量、殘余奧氏體含碳量最多和宏觀維氏硬度、抗拉強(qiáng)度最高。 (3)對冷軋熱處理型TRIP鋼進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，驗(yàn)證了TRIP效應(yīng)的發(fā)生是由于形變誘發(fā)殘余奧氏體向馬氏體相變。比較了實(shí)驗(yàn)鋼熱軋態(tài)、冷軋態(tài)和熱處理態(tài)的組織變化，研究了實(shí)驗(yàn)鋼的析出物形貌和殘余奧氏體形貌，并計(jì)算了殘余奧氏體量和殘余奧氏體含碳量。分析了應(yīng)變速率對實(shí)驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和強(qiáng)塑積的影響。驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)

6、鋼的最終組織為鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體；隨著應(yīng)變速率的增加，實(shí)驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和強(qiáng)塑積都減少；隨著Nb含量的增加，殘余奧氏體量和殘余奧氏體含碳量有所減少，實(shí)驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨之增加，但是Nb含量為0.014％的No.2實(shí)驗(yàn)鋼的延伸率和強(qiáng)塑積最高；實(shí)驗(yàn)鋼在第二次保溫溫度(T2)為400℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率和強(qiáng)塑積最高；實(shí)驗(yàn)鋼拉強(qiáng)度最高達(dá)到717.73MPa，延伸率最高達(dá)到35.8％，強(qiáng)塑積最高