TWIP钢的孪晶及其对Hall-Petch关系的影响

采用背散射电子衍射、透射电子显微镜和拉伸实验等研究了退火温度对冷轧态Fe-25Mn-3Al-3Si TWIP钢微观组织及力学性能的影响,并分析了Hall-Petch关系.结果表明,完全再结晶组织由等轴晶和退火孪晶组成,再结晶晶粒平均尺寸随退火温度的升高单调增大,∑3晶界面积分数随退火温度升高而呈现波动增加,850℃退火1h后∑3晶界面积分数达到44%.拉伸过程中强度与晶粒大小都服从Hall-Petch关系,但孪晶界影响Hall-Petch关系斜率K(ε)的大小.TWIP钢K(ε)-ε关系不同于一般钢材常温下的K(ε)随ε增加单调上升,TWIP钢K(ε)随着ε的增加逐渐增大,然后出现平台,最后下降.

TWIP钢在高温ECAP过程中的微观组织及孪晶行为研究

本研究通过等径通道挤压(ECAP)对孪晶诱导塑性变形钢(TWIP钢)在300℃下进行了晶粒细化,并运用金相显微镜、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)观察了经不同道次挤压后TWIP钢的晶粒、孪晶形貌及位错组织。结果表明,在均匀化退火状态下,试样晶粒基本呈现等轴状态,通过测微尺测量晶粒尺寸,约为(90±30)μm。在1道次挤压后,晶粒沿剪切方向显著伸长,并有尺寸较小的新晶粒产生,许多形变孪晶在剪切带中产生。2道次挤压后新产生的细小晶粒增多,并开始产生许多微孪晶,孪晶易于在晶界处产生。经过4道次等径通道挤压,晶粒逐渐细化至超细晶状态,晶粒尺寸达到0.3~1μm,孪晶厚度随挤压道次的增多而不断减小,甚至达到几十纳米。在不同晶粒尺寸下,TWIP钢在高温ECAP过程中产生孪晶的机理不同。

碳纤维增强热塑性复合材料与高强钢的电阻单元焊

利用电阻单元焊(REW)实现了碳纤维增强尼龙6复合材料(CF/PA6)与TWIP980钢的高强度连接.使用304不锈钢铆钉作为辅助单元,研究了焊接电流与焊接时间对接头力学性能的影响.得到强度不同的4种失效模式,分析了接头的微观组织以及CF/PA6与铆钉和钢板界面微观形貌.CF/PA6具有远低于高强钢的熔点和热导率,使得CF/PA6在焊接中极易发生过热分解.在保证形成一定尺寸熔核的同时,避免或减少CF/PA6的分解是CF/PA6高强钢电阻单元焊能够成功实施的关键.通过采用大焊接电流、短焊接时间这种较“硬”的焊接工艺,可以在获得较高强度接头的同时,降低CF/PA6的分解.基于接头失效载荷,确定了本研究条件下的焊接工艺窗口.该工艺对焊接时间的变化敏感,许用的焊接时间窗口窄.在焊接工艺窗口内,仍无法完全避免CF/PA6的分解.有必要对焊接过程温度场和熔核形成机理等开展进一步研究.

不同焊接方法对TWIP钢焊后热影响区组织和性能的影响

文中对Fe-Mn-C系TWIP钢的焊接行为进行了系统研究,采用激光焊和钨极氩弧焊(TIG)进行了焊接试验,对两种焊接方法的焊后热影响区的显微组织及力学性能进行了分析.结果表明,激光焊后焊接热影响区(HAZ)及焊缝组织更为细小,分布也更为均匀,断后伸长率明显好于TIG焊.焊缝的显微硬度要高于HAZ和母材,TIG焊后HAZ晶粒严重长大,显微硬度在HAZ处也明显降低,出现了软化,导致综合性能偏差.

鞍钢先进高强汽车用钢的研制开发

介绍了鞍钢先进高强汽车用钢开发研制情况,包括以980 MPa级DP钢、TRIP钢、TWIP钢和QP钢为代表的热轧、冷轧和热镀锌先进高强钢系列产品,以及鞍钢开发的先进高强钢热镀锌生产技术,并对鞍钢先进高强汽车钢未来的发展方向进行了展望。

TWIP钢激光焊接接头的显微组织和力学性能

研究了孪晶诱导塑性(TWIP)钢经3种不同工艺参数激光焊接后的焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊接接头焊缝区为全奥氏体组织,与母材相比,焊缝区的Mn含量略有降低;较大的焊接热输入可以保证焊缝的连续性,但也会导致焊缝组织粗大、粗晶区宽度增大;焊缝熔融区为树枝晶组织,热影响区含0.3~0.4mm宽的软化区和0.5~0.6mm宽的硬化区;焊接接头的最高抗拉强度和断后伸长率分别为900MPa和33%,约为母材的90%和50%。

先进高强钢氢致断裂的研究

简要概述了氢致断裂的作用机理、钢中氢的来源,存在形式以及国内外氢致断裂理论的发展。介绍了先进高强钢氢致断裂研究的意义和实验方法。分析了以双相钢、孪晶诱导塑性钢和淬火配分钢为代表的先进高强钢氢致断裂的研究进展,为先进高强钢氢致断裂的研究和预防提供了参考。

温轧TWIP钢芯三层板的组织和力学性能

采用热轧-温轧工艺制备了孪晶诱导塑性(TWIP)钢芯的三层复合板。用电子探针(EPMA)、高分辨扫描电镜(SEM)、显微硬度计和电子万能试验机对复合板的微观组织、元素分布、显微硬度和拉伸性能进行了测试和分析。结果表明,TWIP钢与低碳钢(LC)板界面结合良好,没有孔隙、裂缝等缺陷;在结合界面附近发生了Mn元素的扩散,该扩散符合菲克第一定律;轧制工艺制备的复合板晶粒细化,材料硬度提高;TWIP钢芯三层复合板的强度和伸长率与TWIP钢芯的厚度比成正比;在拉伸过程中两侧钢板的晶粒发生协调变形,裂纹首先出现在LC一侧,随后裂纹扩展,最终在TWIP/LC界面形成贯穿的连续裂纹。

450℃下热镀锌工艺对高强TWIP钢耐蚀性的影响

对孪晶诱导塑性(TWIP)钢在纯Zn浴和Zn-Al浴中450℃热镀锌后的耐蚀性进行研究,分析热镀时间对镀层厚度的影响.利用金相显微镜、X线衍射(XRD)分别测试试样表层的显微组织和金属间化合物,并通过热浸时间和镀锌层厚度的拟合曲线研究Fe-Zn镀层的生长动力学.结果表明,镀锌层在基体上形成ζ(FeZn13),δ(FeZn7-10),Г1(Fe11Zn39)和Г(Fe3Zn10)4种物相.加入Al元素后可生成FeAl3抑制层,且FeAl3质量分数在10.43%~19.32%时起扩散阻挡作用,延缓ζ相的生长并抑制δ相在TWIP钢上的形成;极化曲线结果表明,浸Zn-Al浴300 s的试样具有最佳耐蚀性.

TWIP钢等径通道挤压后微观组织及力学本构模型研究

为解决孪晶诱导塑性变形钢(TWIP)屈服强度较低的缺点,通过等径通道挤压技术对TWIP进行了晶粒细化。在微观组织分析与力学性能测试的基础上,通过Ludwik,Hollomon以及Swift本构模型对拉伸真应力-真应变曲线进行了拟合。结果表明:1道次和2道次ECAP挤压后晶粒在剪切方向拉长,并引入了大量亚晶粒。同时,随变形的进行,产生了厚度较小的变形孪晶与二次孪晶。4道次ECAP挤压后,位错和孪晶活动导致微观结构进一步细化。随挤压道次的增加,TWIP钢的屈服强度以及极限抗拉强度升高,而塑性与抗拉韧性不断下降。通过Ludwik、Hollomon以及Swift这3种本构模型对真应力-真应变曲线的拟合程度较好,获得了相应拟合参数,拟合所得参数有助于有限元模拟。经ECAP处理后,应变硬化指数n值明显下降。

冷轧压下量对TWIP钢组织与性能的影响

采用静态拉伸、金相、SEM、TEM等方法对冷轧压下量为50%、60%和70%的TWIP钢板热处理后的组织与性能进行了研究。结果表明,TWIP钢变形前后的组织均为单相奥氏体,其中冷轧压下量为50%的TWIP钢板力学性能最优,该TWIP钢退火后的晶粒能够为孪晶的生成和长大提供更有效空间。冷轧压下量对TWIP钢的耐腐蚀性影响很小,TWIP钢的腐蚀电位在-0.69 V左右,腐蚀方式为较为典型的点状腐蚀。TWIP钢断口呈等轴状韧窝结构,冷轧压下量为50%的试验钢的断口呈现出更好的塑性特征;冷轧压下量为50%的TWIP钢微观组织中观察到了条束状多系孪晶。

应变和应变速率对Fe-24Mn-0.5C TWIP钢亚结构的影响

采用图象分析软件分析研究了Fe-24Mn-0.5C TWIP钢在拉伸过程中孪晶数量随真应变的变化规律。结果表明:试验钢在拉伸过程中随着真应变的增加,孪晶数量明显增加,到真应变为3.7×10-1时,几乎整个奥氏体晶粒内都充斥着形变孪晶。另外研究表明,孪晶产生的门槛应变值εc与应变速率.ε有关,应变速率越小,孪晶产生门槛值εc越小。

POSCO高锰钢产品研发进展及商业化应用

高锰钢是韩国POSCO公司的WTP产品,其Mn含量为3%~27%。与传统材料相比,经过合金成分设计后,根据Mn含量的不同,高锰钢不仅具有经济性,而且表现出高强度、塑性、超低温韧性、加工硬化性、耐磨性、抗冲击安全性以及无磁性。截至目前,POSCO已相继开发了汽车用高强高塑性TWIP钢(孪晶诱导塑性钢)、LNG储罐用超低温高锰钢、泥浆管用高锰钢、高强耐磨高锰钢、楼层减振高锰钢、无磁高锰钢产品等六大产品体系。