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Q&P工艺是一种新的热处理工艺,已成功应用于Q&P钢等低碳低合金系列钢中,并获得了高强度高塑性配合的优异力学性能。本文对锰含量5%、7%的中锰钢进行Q&P工艺处理,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪以及力学性能测试等多种方法研究了汽车用超高强中锰Q&P钢的组织与力学性能,分析了中锰钢在Q&P热处理前预处理过程中组织的演变过程,分析了 Q&P处理过程中试验钢的组织演变及碳元素的配分过程,分析了 Q&P热处理工艺及成分对试验钢力学性能的影响;对残余奥氏体的稳定性进行了研究,并对中锰Q&P钢进行拉伸变形及原位拉伸试验,深入探讨了其变形过程中的变形机制。主要结论如下:试验钢经热轧、退火、冷轧后,使用ZEISS ULTRA 55热场发射扫描电镜及DMAX-RB旋转阳极X射线衍射仪对Q&P处理前冷轧组织进行分析,发现组织中包括形变的铁素体和马氏体组织以及极少量的残余奥氏体组织。采用DIL805A淬火变形热膨胀仪模拟Q&P热处理工艺,分析热膨胀曲线得出,初始淬火时马氏体相变不明显,最终淬火时部分奥氏体发生马氏体相变,配分过程有碳化物析出或奥氏体分解。退火温度对中锰Q&P钢的微观组织影响较大,主要表现为晶粒尺寸的变化和微观组织的回复程度。退火温度对试验钢残余奥氏体含量有很大影响,在试验温度范围(介于Ac1与Ac3之间)内,随退火温度的上升,残余奥氏体含量直线上升。经过Q&P热处理,5Mn钢可得到屈服强度962 MPa,抗拉强度1084MPa,延伸率34.2%,强塑积达到37089MPa×%的力学性能;7Mn钢可得到屈服强度1172MPa,抗拉强度1243MPa,延伸率36.2%,强塑积达到40472MPa×%的力学性能。中锰Q&P钢在临界退火过程中,发生了 Mn元素的配分。残余奥氏体中Mn元素的富集,提高了中锰Q&P钢残余奥氏体的体积分数。通过热膨胀法测量Mn元素的配分,说明即使在临界区退火很短的时间内,Mn元素也可在奥氏体与铁素体中发生配分。通过对中锰Q&P钢残余奥氏体的稳定性研究发现,对于两相区Q&P工艺来讲,其得到的中锰Q&P钢残余奥氏体的回火稳定性优良,即使以缓慢的加热速度加热,残余奥氏体也不会发生分解,这主要是由于其驱动力不足造成的。残余奥氏体的机械稳定性随着退火温度的升高呈现出降低的趋势。退火温度较低时,奥氏体量相对较少呈粒状稳定性较好,拉伸过程中可能不会发生变形,对试验钢塑性无贡献;退火温度过高时,奥氏体量多、尺寸大,周围组织回复、再结晶程度高,拉伸过程中极易发生变形,稳定性低。应力状态对于残余奥氏体稳定性有影响,平面应变状态下,奥氏体的稳定性呈现两阶段,(1)在应变量0-20%时,平面应变状态奥氏体的机械稳定性参数k=-0.0589,奥氏体更容易发生形变诱发马氏体相变;(2)在应变量大于20%时,平面应变状态奥氏体的机械稳定性参数k=-0.00323明显高于单向应力状态。可见在大变形量时,平面应变状态增加了残余奥氏体的机械稳定性,能够更好的抑制裂纹的扩展,充分发挥TRIP效应。中锰Q&P钢的塑性变形过程中表现出滑移,相变诱发塑性,孪生诱发塑性的增塑特征。退火温度较低时,超细晶组织形变机制占主导,变形以Luders形变的形式进行;退火温度较高时TRIP钢形变机制占主导,出现明显的TRIP效应导致高的应变硬化率;中温退火时,变形先以Luders形变的形式进行,后以较低的应变硬化率形变直至断裂。