热处理对钢复合板材微观组织与力学行为的影响研究

应用热轧复合工艺制备表层为孪生诱发塑性钢,中心层为无间隙原子钢的三层复合板材,对复合板材进行不同条件热处理,研究热处理工艺对孪生诱发塑性钢/无间隙原子钢复合板材微观组织与力学行为的影响。研究结果表明,热处理工艺会影响复合板材接合界面附近单元层材料的相变过程,进而影响复合板材内部微观组织和显微硬度的分布。在复合板材接合界面附近的孪生诱发塑性钢一侧,热处理工艺促进材料的奥氏体亚稳化和ε马氏体相变,进而提高材料的显微硬度。在复合板材接合界面附近的无间隙原子钢一侧,热处理工艺使细晶区晶粒尺寸进一步细化,细晶区的微观组织及显微硬度与热处理冷却方式密切相关。复合板材接合界面区域的显微硬度高于两侧单元层材料的显微硬度。

TWIP钢/IF钢热轧复合板材的微观结构和界面结合性能

界面结合可靠性是影响层状复合板材力学性能的重要因素。采用热轧复合和退火工艺制备TWIP钢/IF钢/TWIP钢三层复合板材,通过拉剪试验、显微硬度测量、结合界面周围合金元素分布的定量分析、变形前后微观组织表征,研究层状复合板材的结合界面形成、界面结合可靠性以及层间剪切变形行为。结果表明:复合板材的相邻层之间形成平均宽度约12μm的界面结合区域,其内部包含片条状马氏体组织,且该薄层区域的硬度显著高于两侧TWIP钢和IF钢的硬度;邻近界面结合区域,主要合金元素C和Mn发生明显重分布。基于上述表征与分析,提出复合板材层间结合界面的形成机制。复合板材的层间结合剪切强度大于IF钢的剪切强度,拉剪试样断裂失效发生在IF钢基体,表明结合界面区域在其两侧分别和IF钢和TWIP钢之间形成良好的冶金结合。拉剪过程中,IF钢良好的塑性变形能力有助于抑制结合界面区域两侧平行微裂纹和结合界面内部垂直微裂纹的形成和扩展。