汽车用超高强Q&P钢组织性能遗传规律研究

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在汽车轻量化的大背景下,获得高强度高塑性的车身材料,使材料减薄减重,降低车身重量,并提高车身安全性能,一直是汽车钢研发的主流方向。第三代超高强Q&P钢具有较高强度和塑性,应用前景广阔。但工业Q&P钢一体化工艺流程较复杂,基础化研究仍不完善,故调控一体化工艺下的组织性能具有非常重要的实际工程与科学研究意义。基于以上背景与Q&P钢的基础理论研究,以常规的Fe-Mn-Si体系下Q&P钢为实验材料,设计热轧后淬火、空冷和卷曲三种冷却方式,得到热轧后不同初始组织。不同的初始组织在组织特点以及元素分布上有较大的差异,在随后的Q&P处理过程中会影响奥氏体形核位置与动力学,最终影响材料的组织与性能。基于此,设计回火脆性研究,防止冷轧轧不动或者轧后开裂;分析热轧后不同初始组织Q&P处理后的组织与力学性能;冷轧后不同初始组织Q&P处理后的组织与力学性能;热轧Q&P与冷轧Q&P处理之间的联系与区别。探索不同初始组织冷热轧Q&P处理后的组织性能遗传规律,并建立冷热轧Q&P处理后的组织性能关系。利用相变仪测量相变点温度以及Q&P处理后组织中的相成分,拉伸实验表征材料的力学性能、OM和SEM观察组织相貌,EPMA表征元素分布,XRD表征残余奥氏体含量以及碳含量,EBSD表征残余奥氏体的分布以及晶粒尺寸和长宽比,对比分析拉伸前后残余奥氏体状态及演变规律,多角度多维度分析组织与性能之间的遗传行为。主要研究结果如下:(1)对热轧退火态材料进行回火脆性研究,结果表明随回火温度升高,强度下降,塑性升高,相比较于500s的回火,5h回火后的材料强度降低,塑性增加。在600℃的回火温度下,材料中心出现Mn和Si的偏析。不同回火温度下的力学性能表明材料无明显回火脆性。(2)热轧后不同初始组织Q&P处理后,组织中的残余奥氏体为块状和扁条状,而冷轧Q&P处理后的组织残奥多为扁条状,扁条状的残余奥氏体大多镶嵌在马氏体板条之间,马氏体组织状态均为板条状。(3)热轧不同初始组织Q&P处理后,组织中的相含量差别较大,铁素体珠光体的初始组织综合力学性能更高,残余奥氏体含量更多,残余奥氏体中的碳含量更多,晶粒尺寸较小,长宽比更大,奥氏体状态更好。(4)不同初始组织冷轧Q&P处理后力学性能与残余奥氏体状态差异不大;与热轧Q&P处理后的组织相比,冷轧Q&P处理后抗拉强度更高,均匀延伸率更高,残余奥氏体晶粒更细小,马氏体板条更细小,综合力学性能更好。(5)对比拉伸前后组织中残余奥氏体的状态,结果表明,拉伸前,残余奥氏体晶粒尺寸分布主要集中在小尺寸范围内,而长宽比的分布相对较均匀;拉伸后,残余奥氏体含量大幅度下降,剩余的残余奥氏体晶粒多为小尺寸,大尺寸晶粒几乎转化完毕,平均晶粒尺寸降低。
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