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TRIP(TransformationInducedPlasticity)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。这种钢板成为近来汽车用钢板的一大热点。随着生产工艺的不断提高和完善,TRIP钢板的大规模工业化生产已成为可能,应用前景也将更加广阔。
TRIP钢的本质是通过相变诱发塑性(TRIP)效应使钢中残余奥氏体在塑性变形作用下诱发马氏体生核和形成,并产生局部变形,继而变形不再集中在局部,使相变均匀扩散到整个材料,从而提高钢的强度和塑性。
本文以降低Si含量为原则,设计实验钢的化学成分,研究Nb含量、热轧工艺和热处理工艺对实验钢的组织和性能的影响。为新型相变诱发塑性钢的开发和工业生产提供实验室基础和理论依据。本论文主要包括以下几个方面:
(1)利用热膨胀法并结合金相观察,研究了实验钢的过冷奥氏体连续冷却转变和最终组织。测定了不含Nb和含Nb的两种实验钢的连续冷却转变(CCT)曲线,Nb的加入使得静态CCT曲线下移、动态CCT曲线上移。实验钢的组织随冷却速度的不同而发生变化。Nb的加入使得珠光体量减少,组织得到细化。
(2)利用Gleeble-1500热应力/应变模拟机对热轧型TRIP钢进行了模拟研究。实验钢的最终组织主要由铁素体(F)、贝氏体(B)和残余奥氏体组成。研究了残余奥氏体形貌、残余奥氏体量和残余奥氏体含碳量。通过控制Nb含量和变形参数可以使实验钢得到8.6-19.2(vol,%)的残余奥氏体量和0.973-1.466(vol,%)的残余奥氏体含碳量。分析了Nb含量、终轧温度和卷取温度对实验钢的宏观维氏硬度和抗拉强度的的影响。本实验钢的宏观维氏硬度最高达到268HV、相对应的抗拉强度达884.4MPa。Nb含量的增加使得实验钢的残余奥氏体量和残余奥氏体含碳量减少,但宏观维氏硬度和抗拉强度增加。最终确定了在Nb含量为0.014%、终轧温度为780℃和卷取温度为400℃时实验钢的残余奥氏体量、残余奥氏体含碳量最多和宏观维氏硬度、抗拉强度最高。
(3)对冷轧热处理型TRIP钢进行了系统的研究,验证了TRIP效应的发生是由于形变诱发残余奥氏体向马氏体相变。比较了实验钢热轧态、冷轧态和热处理态的组织变化,研究了实验钢的析出物形貌和残余奥氏体形貌,并计算了残余奥氏体量和残余奥氏体含碳量。分析了应变速率对实验钢的抗拉强度、屈服强度、延伸率和强塑积的影响。验结果表明:实验钢的最终组织为铁素体、贝氏体和残余奥氏体;随着应变速率的增加,实验钢的抗拉强度、屈服强度、延伸率和强塑积都减少;随着Nb含量的增加,残余奥氏体量和残余奥氏体含碳量有所减少,实验钢的抗拉强度和屈服强度随之增加,但是Nb含量为0.014%的No.2实验钢的延伸率和强塑积最高;实验钢在第二次保温温度(T2)为400℃时,实验钢的抗拉强度、屈服强度、延伸率和强塑积最高;实验钢拉强度最高达到717.73MPa,延伸率最高达到35.8%,强塑积最高达到24538.39MPa%。