先進高強鋼的形變誘發(fā)增塑機制.pdf

1、TRIP鋼及TWIP鋼在塑性變形的過程中表現(xiàn)出卓越的延展性、較高的強度，是目前研究較多的汽車用高強度鋼之一。TRIP鋼(相變誘導(dǎo)塑性鋼，Transformation InducedPlasticity)原理是亞穩(wěn)態(tài)奧氏體在變形過程中相變?yōu)轳R氏體，使強度增加的同時也使塑性大大增加。TWIP鋼(孿晶誘導(dǎo)塑性鋼，Twinning Induced Plasticity)通常是指Mn含量為15～30％的高錳鋼，在變形時產(chǎn)生形變孿晶而具有的非常優(yōu)異

2、的塑性。將TRIP鋼及TWIP鋼用作汽車鋼板，可減輕車重、降低油耗，同時能夠抵御撞擊時的塑性變形，有較強的能量吸收能力，可顯著提高汽車的安全等級。
　　到目前為止，對于這兩種鋼的研究大多為準(zhǔn)靜態(tài)下的變形行為，而在動態(tài)和靜態(tài)加載條件下的變形行為有很大的區(qū)別，體現(xiàn)在材料變形的局部性、不等溫性和強烈的沖擊波效應(yīng)，對動態(tài)變形行為的科學(xué)研究的不足在一定程度上影響了材料的沖壓成形技術(shù)開發(fā)和抗碰撞性能的提高。此外，對TRIP鋼及TRIP/TWI

3、P鋼的研究，目前許多研究者廣泛地采用單向連續(xù)拉伸實驗，得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線。從TRIP鋼及TRIP/TWIP鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以發(fā)現(xiàn)，曲線的最大載荷附近有一個平坦區(qū)，此區(qū)域覆蓋了較寬的應(yīng)變范圍。于是研究這兩種鋼在不變應(yīng)力條件下的變形行為很有必要。
　　本文通過動態(tài)拉伸實驗和力保載拉伸實驗對高鋁TRIP實驗鋼和高錳TRIP/TWIP實驗鋼的變形行為進行研究，采用OM、XRD、和TEM等手段研究了TRIP效應(yīng)實驗鋼與TRIP/TWIP

4、共生效應(yīng)實驗鋼在變形前后的組織變化。
　　本實驗取得如下研究成果:
　　(1)高鋁TRIP實驗鋼經(jīng)過熱處理后，組織主要由鐵素體、貝氏體及殘余奧氏體組成。鐵素體基體中存在大量錯綜復(fù)雜的位錯。TRIP實驗鋼拉伸變形過程中發(fā)生了部分殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生TRIP效應(yīng)。高錳TRIP/TWIP實驗鋼經(jīng)過熱處理后的組織主要是鐵素體、奧氏體，鐵素體內(nèi)分布少量位錯，奧氏體基體內(nèi)有一定量的退火孿晶。拉伸變形過程中出現(xiàn)大量形變孿晶，同時

5、發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，TRIP效應(yīng)和TWIP效應(yīng)共生。
　　(2)在高鋁TRIP鋼動態(tài)拉伸過程中，隨著Al含量的增加，延伸率增加，強度下降，最終的強塑積增加。1.3Al實驗鋼綜合力學(xué)性能最優(yōu)，在應(yīng)變速率101 s-1及102 s-1兩種動態(tài)拉伸過程中的強塑積分別為22348.5 MPa％及26944.5 MPa％。在應(yīng)變速率范圍內(nèi)(101s-1～102s-1)，隨著應(yīng)變速率的增加，實驗鋼的抗拉強度和延伸率都增大。
　　(

6、3)在高錳TRIP/TWIP實驗鋼動態(tài)拉伸過程中，隨著Mn含量的升高，奧氏體穩(wěn)定性得到加強，應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變的能力減弱，而應(yīng)力集中使奧氏體產(chǎn)生形變孿晶的能力和數(shù)量都得到增強，實驗鋼的抗拉強度降低，延伸率升高。21Mn鋼的綜合力學(xué)性能最優(yōu)，強塑積最高可達59270.4 MPa％。在不同熱處理工藝下，隨著保溫溫度及保溫時間的變化，高Mn TRIP/TWIP實驗鋼的力學(xué)性能差異很大。18Mn鋼和21Mn鋼的最佳熱處理工藝分別為1000℃保溫