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卸载循环对Q&P980钢微观组织影响的研究

孙珊珊  
【摘要】:钢板作为汽车的主要用材,目前高强化已成为汽车轻量化及高安全性的首选目标。然而高强化势必引起钢材塑性的下降,同时降低了零件的可成形性,因此,在高强化的同时需要提高钢材塑性。而高强度和高塑性也已成为汽车用钢的发展方向。自二十世纪九十年代以来,QP980钢、DP钢、CP钢、TWIP钢等新型高强度汽车用钢得到了世界范围内的重视和发展。QP980钢微观组织由马氏体、铁素体和少量残余奥氏体构成。马氏体是典型的硬质相,基于碳原子的固溶强化、马氏体的时效强化及相变强化效应,使得钢板具有很高的硬度和强度。铁素体基体是典型的软质相,其特殊的晶体结构使得钢板保持了很好的塑性。TRIP效应的发生,使得钢板中的软质相残余奥氏体在较高的应力应变下相变为硬质相马氏体,提高了钢的强度,缓解了局部应力集中现象,使钢板的塑性变形能力得以大幅度提高。QP980钢作为新一代汽车用钢,综合性能优异、生产成本适佳。QP980钢拥有优异的综合性能归咎于其微观组织的作用:钢材在外界不同载荷、不同变形行为下对微观组织会产生不同的影响,微观组织的形貌、尺寸、分布的改变能够引起钢板性能的变化。而循环加载-卸载拉伸试验通过拉伸和卸载的循环进行,使钢材的的承载方式区别于准静态单向拉伸试验,其变形方式定会使组织产生特定的变化。因此,研究卸载循环对QP980钢微观组织的影响显得十分重要。通过准静态单向拉伸试验,获得钢板真应力-真应变曲线,研究了QP980钢的力学性能,然后对单向拉伸后不同变形量下的试样分别做了OM、SEM、XRD及TEM测试与观察,研究了单向拉伸后微观组织随塑性变形量变化的规律。在准静态单向拉伸试验的基础上,本文深入研究了卸载循环对QP980钢的力学性能、微观组织的影响。通过实验得到了如下结论:(1)QP980钢的抗拉强度为1.35GPa,延伸率30.5%,强塑积为41.18GPa·%。可见,QP980钢不仅具备优异的抗拉强度,同时具备优良的塑性性能。循环拉伸后QP980钢的延伸率基本没有什么变化。(2)单向拉伸和卸载循环后QP980钢的显微组织相同,主要由马氏体、铁素体及少量残余奥氏体构成,马氏体以板条状和块状均匀分布在铁素体基体上,残余奥氏体主要以薄膜状分布于板条马氏体中间,在铁素体基体上还分布着少许M/A岛。(3)相比准静态单向拉伸试验,随着变形程度的增加,循环拉伸试验后的微观组织中,F/M界面处孔洞的数量和直径增大的趋势非常明显;并且板条及块状马氏体尺寸要比准静态单向拉伸试验后的马氏体尺寸大,位错密度也较准静态单向拉伸试验后的大。(4)经XRD测试,卸载循环与单向拉伸试验一样,随着变形程度的增加,残余奥氏体的含量逐渐降低,马氏体组织含量有所增加。(5)同准静态拉伸试验一样,循环加载-卸载拉伸试验后的试样中马氏体板条上有渗碳体析出,这些析出的渗碳体对QP980钢力学性能影响复杂。


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