高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度相變塑性鋼的開發(fā)和研究.pdf

1、本文用ThermoCalc軟件進(jìn)行了TRIP鋼的成分設(shè)計(jì)，在熱力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定了TRIP鋼的熱處理工藝，據(jù)此制備了低碳低硅和微合金TRIP鋼。并研究了多種TRIP鋼的性能，實(shí)現(xiàn)了相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP鋼)在汽車中的應(yīng)用。 論文主要內(nèi)容如下： 1．用ThermoCalc軟件進(jìn)行了材料的熱力學(xué)計(jì)算(包括平衡態(tài)和偏平衡態(tài)的計(jì)算)，設(shè)計(jì)了可熱鍍鋅低碳低硅TRIP和超高強(qiáng)度微合金TRIP鋼的成分。依此確定了熱處理工藝并制備

2、了多種TRIP鋼。 2．研究了低碳低硅TRIP鋼SH的成形性能，發(fā)現(xiàn)其FLD<,0>達(dá)到27.2％，成形性良好。TRIP鋼的斷裂機(jī)理為等軸鐵素體先發(fā)生變形，形成微孔洞，然后微孔洞按一定取向在鐵素體中貫穿擴(kuò)展、貫通形成裂紋，裂紋遇到硬質(zhì)相貝氏體時(shí)沿其邊緣行走，遇到殘余奧氏體時(shí)，應(yīng)力集中促使相變誘發(fā)塑性，松弛集中應(yīng)力，形成裂紋鈍化，而后裂紋扭折、轉(zhuǎn)向繼續(xù)擴(kuò)展。 3．SH鋼拉拉疲勞的疲勞極限σ<,0.1>為405MPa，符合σ

3、<,0.1>=774-0.03981gN公式。低周疲勞的循環(huán)應(yīng)變硬化系數(shù)N'=0.1887，循環(huán)強(qiáng)度系數(shù)K'=1547MPa；符合公式。裂紋擴(kuò)展門檻值△K<,m>為229MPa(mm)<'1/2>，符合公式。較高的疲勞強(qiáng)度和裂紋擴(kuò)展門檻值表明SH鋼具備良好的疲勞性能。 4．開發(fā)了780MlPa和980MPa級(jí)別的微合金TRIP鋼1＃、2＃和4＃，延伸率均達(dá)到20％左右。1＃、2＃和4＃微合金TRIP鋼激光焊接的焊縫均沒有出現(xiàn)冷裂

4、紋和其它缺陷。激光焊接熔融區(qū)和融合線附近得到全馬氏體組織，相應(yīng)區(qū)域的硬度也最高。隨碳當(dāng)量提高焊縫的最高硬度升高。激光焊接小試樣的單向拉伸性能明顯變差，而Erichsen杯突試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)激光焊接板的成形性能較好。 5．用GMAW焊接方法研究TRIP鋼的可焊性發(fā)現(xiàn)，SH鋼和B鋼焊縫綜合機(jī)械性能試驗(yàn)結(jié)果均顯示焊縫具有足夠的強(qiáng)度；室溫和-20℃時(shí)焊縫金屬和熱影響區(qū)也均具有相當(dāng)高的抗沖擊能力，高于27J/cm<'2>。由于TRIP鋼較高的合金

5、元素含量增加了材料的冷裂敏感性，在焊接結(jié)構(gòu)定型和不預(yù)熱的情況下只有嚴(yán)格控制焊縫中的含氫量才能防止冷裂紋，需控制保護(hù)氣體的純度大于99.8％。T型接頭焊接裂紋試驗(yàn)、CTS裂紋試驗(yàn)和斜Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)均表明TRIP鋼SH與B均具有良好的抗裂紋能力。SH鋼焊接裂紋試驗(yàn)的結(jié)果為表面裂紋率、斷面裂紋率和根部裂紋率全部為0，B鋼焊接裂紋試驗(yàn)中，除了Y坡口焊接裂紋試驗(yàn)的斷面裂紋率為3.4％(也低于具有抗裂紋敏感性的斷面裂紋率經(jīng)驗(yàn)值lO％)外，其余試

6、驗(yàn)的裂紋率也全部為0。試驗(yàn)表明與B鋼相比SH鋼可焊性更好。 6．微合金化TRIP鋼氣體保護(hù)焊焊接模擬的熱影響區(qū)粗晶區(qū)(CGHAZ)組織和性能研究發(fā)現(xiàn)CGHAZ的沖擊韌性值隨著碳當(dāng)量的提高呈明顯下降趨勢(shì)。單獨(dú)添加v對(duì)改善TRIP鋼的CGHAZ性能不起明顯作用。Ti和V復(fù)合添加對(duì)改善TRIP鋼的CGHAZ性能起明顯作用。熱力學(xué)預(yù)測(cè)計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際完全一致，證明Ti和v復(fù)合的第二相碳氮化物粒子是阻礙奧氏體晶界移動(dòng)并阻止晶粒長(zhǎng)大，使TR