贝氏体区配分处理对TAM钢组织及力学性能的影响

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为了解决经济快速发展过程中带来的环境问题和能源危机,钢铁工业和汽车用钢产业近些年来转型发展,汽车用钢轻量化和安全化已经成为当前研究和应用的主要目标。退火马氏体基TRIP钢(TAM钢)由于其高强度和高塑性的良好配合以及优良的拉伸凸缘性能,在汽车工业上有较大的应用前景。本文重点研究了贝氏体区配分处理对TAM钢微观组织和力学性能的影响,以期得到性能优化的高强塑积TAM钢。本研究主要从以下内容展开:对传统冷轧TRIP钢进行奥氏体单相区淬火、两相区保温、贝氏体区不同温度和不同时间配分处理。利用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段研究不同配分工艺下T A M钢的显微组织演变以及残余奥氏体含量、形态、尺寸等变化,并通过测试拉伸曲线表征TAM钢的力学性能。对试验钢进行奥氏体单相区淬火、两相区保温、贝氏体区一步法和两步法配分处理。利用OM、SEM、XRD、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、拉伸测试等表征方式研究不同配分工艺对T A M钢的微观组织以及力学性能的影响。主要结论介绍如下:试验钢经不同贝氏体配分温度和时间处理后,在380℃~460℃范围内随着配分温度的升高,TAM钢中室温残余奥氏体含量先增多后减少,块状残余奥氏体尺寸减小;板条组织相对减少且板条增粗。在120 s~360 s的范围内随着贝氏体区配分时间的延长,TAM钢中室温残余奥氏体含量变化趋势与配分温度的影响相似,块状残余奥氏体逐渐向薄膜状以及粒状残余奥氏体演变;板条数目增多且呈拉长状,排列逐渐规整紧密。试验钢经贝氏体区一步法配分和两步法配分处理后,两步法配分比一步法配分获得了更多的薄膜残余奥氏体和粒状残余奥氏体,残余奥氏体的分布较为均匀,稳定性高,利于TRIP效应的实现。两步法得到的板条组织呈现拉长,变细的形态,且排列较为规整紧密。试验钢经不同贝氏体配分温度和时间处理后,在380℃~460℃范围内随着贝氏体区配分温度的升高,钢的抗拉强度小幅降低,屈服强度小幅升高,延伸率以及强塑积先升后降,120 s~360 s的范围内随着配分时间的延长,试验钢各项力学性能指标的变化趋势与上述基本一致。在贝氏体区420℃×300 s的配分工艺下TAM钢的综合力学性能达到最佳,延伸率达到31%,强塑积为 26040 MPa·%。试验钢经贝氏体区两步法配分处理后,两步法配分处理相比一步法TAM钢的强度变化幅度较小,但延伸率和强塑积均得到了大幅提升。其中配分工艺为 400℃×240 s(一步法)和 480℃×20 s+400℃×220 s(两步法)时,钢的延伸率由一步法的23%提升至两步法的30%;强塑积由一步法的20424 MPa·%提升至两步法的25560 MPa·%。TAM钢经贝氏体区两步法配分后综合力学性能得到了优化。
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