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随着汽车市场竞争愈加激烈、环境保护问题日益严峻。第三代汽车钢作为解决这两大问题的主要力量,市场需求在不断扩大,第三代汽车钢兼具第一、二代汽车钢的高强度和优塑性,同时降低了生产成本。第三代汽车钢采用微合金元素细化基体组织提高强度,控制亚稳态组织相变诱导塑性来提高成型性能。第三代高强钢-Q&P钢概念由2003年美国Speer教授等人提出,是一种以马氏体为基体,残余奥氏体产生TRIP效应的复相组织,可以获得高强塑积。本文着重研究微合金元素Nb对Q&P钢组织演变和力学性能的影响。使用显微硬度计(MHT)测试试验处理后钢的硬度,使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察、分析试验钢的微观组织,根据X射线衍射(XRD)测试结果,计算残余奥氏体的体积分数及碳含量。本文在CSiMn系钢的基础上添加了不同的Nb元素设计了三种成分试验钢。建立了铁素体静态再结晶模型和奥氏体形成动力学模型,并研究了不同工艺下残余奥氏体体积分数及其含碳量对Q&P钢塑性的影响,取得试验成果如下:(1)1.68Si-0.052Nb钢和2.2Si-0.012Nb钢的铁素体静态再结晶激活能分别为135.7KJ/mol、123.7KJ/mol。激活能越高,抑制铁素体静态再结晶效果愈明显,保温温度和时间分别为660℃、740s时,1.68Si-0.052Nb钢和2.2Si-0.012Nb钢的铁素体静态再结晶体积分数(SRX)分别为57.86%、96.9%。Nb比Si抑制铁素体静态再结晶能力更强。三种成分钢在铁素体静态再结晶体积分数达到50%时,速率均达到最大。(2)铁素体静态再结晶模型和奥氏体形成动力学模型中的Avrami指数n均小于2。前者n值为0.897~1.813,后者n值为0.083~0.405,温度不同,n值不同。铁素体静态再结晶中,n值随温度升高而增大,而奥氏体形成模型中,n值基本与退火温度呈反比趋势。Avrami以非整数出现,表明存在均质形核和异质形核,n值越小,异质形核概率越大。(3)奥氏体化相变试验中,1.68Si-0.052Nb钢在820℃时,奥氏体形成速度高于其他钢,由于在此温度下,奥氏体固溶态Nb析出形成Nb(C,N),且在此温度下随着保温时间的延长不断粗化,粗化的Nb(C,N)颗粒钉扎奥氏体晶界的能力变弱,从而加大了奥氏体化速率,Si抑制奥氏体长大效果不明显。温度越高,保温时间越长,Nb抑制奥氏体晶粒长大能力进一步削弱。所以在连续退火试验中,退火温度为900摄氏度时,塑性普遍偏差,2.2Si-0.012Nb钢的粗板条马氏体最明显。(4)全奥氏体化退火,强度偏高,临界区退火,塑性有了很大的提升,1.68Si-0.052Nb钢尤为突出,且具有更高的强塑积,最高达到21.4GPa·%。(5)Q&P钢中配分温度为400℃时的塑性普遍优于350℃,配分温度从350℃升至400℃,残余奥氏体因富碳具有更好的化学稳定性。Nb不能提高残余奥氏体体积分数,而是通过细化残余奥氏体的大小,使其碳含量更容易达到饱和状态,从而变得更加稳定,塑性更好。