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高锰钢变形机制及热轧工艺研究

汪云辉  
【摘要】:为了满足汽车工业对安全性、经济性、环保以及表面质量的要求,钢铁工业正在不断的改进创新。在21世纪,大多数汽车钢的研究主要集中在开发新型UHSS来满足超轻钢汽车车身(ULSAB)计划。这些钢种包括双相钢、相变诱发塑性(TRIP)钢、孪晶诱导塑性(TWIP)钢和硼钢。 TRIP(Transformation Induced Plasticity)钢又称相变诱发塑性钢,TRIP钢板具有高的强度、延展性和冲压成形能力,用作汽车钢板可减轻车重、降低油耗,同时有较强的能量吸收能力,能够抵御撞击时的塑性变形,显著地提高了汽车的安全等级,具有明显的优越性。 TWIP(Twins Induced Plasticity)钢是通常是指锰含量为15%-30%的高锰钢,TWIP效应又称孪生诱发塑性效应,是指超高锰钢中因为机械孪晶的形成而具有的不寻常的塑性。TWIP钢由于具有高的加工硬化率、高的延展性、高的强度等一系列优良的机械性能,因此在未来的汽车工业生产中具有广阔的发展和应用前景。 本文以锰含量为18.8%和23.8%的两种高锰奥氏体钢作为研究对象,研究了不同锰含量的高锰钢在不同变形量时的组织和变形机制,以及热轧高锰钢的组织和力学性能,并分析了两种钢的拉伸应变硬化行为。为大规模工业生产、应用提供了理论基础与实验依据。 本文的实验内容包括: (1)通过光学显微镜、透射电镜以及X射线衍射分析了18.8Mn和23.8Mn实验钢在室温下,应变速率为1×10-3/s时不同变形量的显微组织和变形机制。18.8Mn实验钢塑性变形初期为位错滑移和TRIP效应;变形中期主要以TWIP效应为主;变形后期主要发生TRIP效应,在整个变形过程中都伴随着TRIP效应发生。23.8Mn实验钢变形机制主要是TWIP效应。 (2)通过对两种实验钢的真应力真应变曲线分析,微观组织的观察以及X射线衍射对不同变形量时相组成的测定,探讨了拉伸硬化阶段曲线所遵循的规律。对18.8Mn钢的变形分为四个阶段:1)弹性变形阶段;2)塑性变形的线性阶段;3)塑性变形的非线性阶段;4)马氏体开始屈服阶段。对23.8Mn钢变形分为三个阶段:1)弹性变形阶段;2)塑性变形的线性阶段;3)塑性变形的非线性阶段。 (3)研究了锰含量为18.8%的热轧实验钢的力学性能与组织组成,其抗拉强度达930MPa以上,延伸率达41%以上,强塑积达36GPa%以上。同时对锰在奥氏体钢中的强化机制进行了分析。锰元素的固溶强化并不是高锰奥氏体钢最主要的强化机制,应力诱发的相变强化及TWIP效应才是关键的强化机制。


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