孪生诱发塑性钢大变形试样制备试验参数设计

为了探究孪生诱发塑性(TWIP)钢在弯曲等大变形下的微观组织变化,需要制备给定大变形材料试样,然而在实际试验中很难精准确定合适的力学性能试验参数。针对四点弯作用下的TWIP钢试样制备条件,分别基于弹性模型、Ramberg模型和Chaboche模型,采用有限元仿真模拟了试样在不同位移条件下的变形过程,获得了与给定大变形相匹配的试验参数。基于得到的试验参数开展了24次试验,结果表明试件实际变形与仿真计算结果具有较好的一致性。基于Chaboche模型的有限元仿真能够有效获取材料大变形试验的力学参数,而合适的材料参数是决定仿真结果精确性的关键因素。

利用热浸铝结合扩散热处理改善孪生诱发塑性(TWIP)钢的耐蚀性

利用热浸铝结合扩散热处理在孪生诱发塑性(TWIP)钢表面制备了Fe-Al化合物涂层,并对涂层的组织及浸铝合金的耐蚀性进行了研究。结果表明,初始热浸铝试样过渡层包括棒状的Fe-Al化合物区和少量Fe-Al化合物与Fe-Mn-Al-Si基体共存区。随扩散热处理温度的升高,合金扩散层厚度快速增大,涂层组织逐渐由富铝相向富铁相转变,1050℃时,由Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3)相全部转变为Fe_(3)Al相。电化学试验表明,TWIP钢经热浸铝及1050℃扩散处理后耐蚀性明显增强,腐蚀电位从-0.849V增加到-0.625V,腐蚀电流则从26.1μA/cm^(2)降低到2.70μA/cm^(2)。这主要是由于扩散层中的铝含量较高,在NaCl溶液浸泡时,表面易形成致密的Al2O3钝化膜,能够有效降低初始阶段阴极电流密度,同时Fe3Al化合物涂层也具有更高的耐蚀性能。

高碳含铜孪生诱发塑性钢中非金属夹杂物的探讨

高碳含铜孪生诱发塑性(TWIP)钢的纯净化制备对充分发挥其优异性能具有重要性。为了提高高碳含铜TWIP钢的洁净度,实验利用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等对该TWIP钢经真空感应熔炼、固溶处理后的铸锭和热轧板材中非金属夹杂物进行分析,找出了钢中夹杂物类型、来源以及不同工序的变化规律。结果表明,TWIP钢中主要存在铁锰氧化物、硅酸盐类夹杂、硫化物和氮化物。在该TWIP钢使用和热加工的温度范围内,硫化物表现出良好的塑性,氮化物属硬质脆性夹杂物。硅酸盐类夹杂物和铁锰氧化物变形特性受其成分和温度变化的影响较为明显。

氮强化高锰奥氏体低温钢的拉伸应变硬化行为

采用低温拉伸、SEM和TEM等方法,对32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢进行表征,研究了它的拉伸应变硬化行为.结果表明,32Mn-7Cr-1Mo-0.3N奥氏体钢的真应力与真应变不遵循Hollomon 的线性关系,应变硬化指数n随着真应变的增大而提高,但当ε>0.2后,77 K下的dn/dε值明显高于其它温度的值.在77 K真应变ε>0.2后材料的d2σ/dε2变为正值.dn/dε与d2σ/dε2这一特殊变化趋势导致77 K下应变硬化率和延伸率的提高.其微观机制是,孪晶的形成速率以及孪晶与位错之间的相互作用与硬化率相协调,进而延迟了颈缩的产生,导致较高的均匀变形能力.

TRIP-相变诱发塑性钢的研究进展

相变诱发塑性钢是一种汽车用钢 ,通过相变诱发塑性 (TRIP)效应使钢板中残余奥氏体在塑性变形作用下诱发马氏体生核和形成 ,并产生局部硬化 ,继而变形不再集中在局部 ,使相变均匀扩散到整个材料以提高钢板的强度和塑性。典型TRIP钢C含量为 0 .2 % ,Mn 1%～ 2 % ,Si 1%～ 2 % ,通过热轧变形热处理或冷轧 +热处理 ,TRIP钢的组织由 5 0 %～ 6 0 %铁素体 ,2 5 %～ 4 0 %贝氏体或少量马氏体和 5 %～ 15 %残余奥氏体组成。TRIP钢的强度和韧性高于双相钢和微合金钢。介绍了TRIP钢的生产工艺和性能 ,残余奥氏体、合金元素、热处理对TRIP效应的影响和TRIP钢研究趋势。

低碳硅锰系冷轧相变诱发塑性钢研究

本文研究了低碳硅锰系冷轧相变诱发塑性钢（即ＴＲＩＰ钢），分析了残余臭氏体及其稳定性与ＴＲＩＰ的关系，探索了获得较好ＴＲＩＰ效应的化学成分范围，为工业生产应用提供依据。

800MPa级冷轧相变诱发塑性钢的组织与性能

采用全自动热模拟试验机测定了新开发的800MPa级相变诱发塑性钢的CCT曲线，据此制定了12种工艺对试验钢进行退火处理；通过拉伸试验测定了经不同工艺退火处理试验钢的力学性能，确定出了最优热处理工艺；对经最优工艺退火处理钢的显微组织和残余奥氏体的稳定性进行了研究。结果表明：各种工艺处理钢均获得了800MPa以上的抗拉强度，获得最佳综合力学性能（强塑积最大）的热处理工艺为830℃退火120S后，先以20℃·s^-1的速率缓冷至700℃，再以40℃·s^-1的速率冷至400℃，并在400℃等温处理400S，最后以20℃·s^-1的速率冷至室温；经最优工艺退火处理后钢的显微组织为50％铁素体＋38％贝氏体＋12％残余奥氏体，残余奥氏体主要分布在铁素体晶界处，或铁素体与贝氏体的晶界处，还有小部分存在于大的铁素体晶粒内；在拉伸过程中试验钢中残余奥氏体的相变大部分发生变形量为10％～20％阶段。

相变诱发塑性钢研究开发的进展

介绍了高强度低合金相变诱发塑性钢的研究现状,残余奥氏体形态、尺寸和体积分数对钢强塑性的影响以及为改善钢的热镀锌性能所进行的以铝代硅的成功开发;以热力学、动力学为工具进行的TRIP钢的成分设计以及相变塑性钢高速冲击拉伸性能的特点;800～1200MPa级微合金TRIP钢的研发和激光焊接试验以及具有优良焊接性能和热镀锌性能的新型相变塑性钢的开发进程.

TRIP钢相变诱发塑性的影响因素研究

介绍了TRIP效应及其影响因素,概述了化学成分、组织形态、生产工艺对残余奥氏体量及其稳定性的影响,以及残余奥氏体对相变诱发塑性的影响,对热轧TRIP钢的成分设计、制定热轧及冷却工艺起到一定的指导作用。

0.2C-1.5Mn-1.5Si相变诱发塑性(TRIP)钢板在烤漆过程中的组织和力学性能变化

本文系统地研究了0.2C-1.5Mn-1.5Si TR IP钢板在烤漆硬化处理过程中组织和力学性能的变化规律。结果表明,在烤漆过程中,TR IP钢板中处于亚稳态的残留奥氏体发生了贝氏体相变,经烤漆处理的TR IP钢板屈服强度提高,表现出一定程度的烤漆硬化性。

两相区退火对相变诱发塑性钢显微组织与力学性能的影响

对低碳硅锰钢进行了水淬和随后的两相区退火与贝氏体区等温处理,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对热处理后试验钢的显微组织进行了观察,采用X射线衍射仪测定了钢中残余奥氏体含量,通过拉伸试验测试了钢的力学性能。结果表明:两相区退火冷却后试验钢的显微组织为铁素体与马氏体,随着两相区退火温度的升高和保温时间的延长,铁素体含量减少,马氏体含量增多,其中铁素体大部分为长条状;经贝氏体区等温处理后,显微组织中的残余奥氏体大部分以板条状存在于贝氏体板条界,极少量以块状存在于先共析铁素体内,其含量随着退火温度的升高和保温时间的延长先增加后降低,在780℃保温5 min时达到最大值;试验钢抗拉强度和屈服强度均随着退火温度升高和保温时间延长单调上升,伸长率在780℃等温5 min时达到最大值。

氮强化高锰奥氏体低温钢钨极氩弧焊接

测定了32Mn-7Cr-0.6Mo-0.3N奥氏体钢钨极氩弧焊接头的低温拉伸性能。用金相、SEM、XRD等手段对接头的组织、断口形貌及变形区的相组成进行了观察和分析。结果表明:光滑试样焊接接头的77K抗拉强度为1150MPa。断口为韧窝为主的准解理断裂特征。断口变形区未发现形变诱发马氏体。

应力状态对TRIP钢残余奥氏体稳定性的影响

通过单向拉伸、平面应变和双向等拉实验研究了宏观应力状态对相变诱发塑性(TRIP)钢中残余奥氏体稳定性的影响.实验中残余奥氏体在不同应变量的体积分数通过X-射线衍射法测量,并引入应力三维度水平来表征不同应力状态.结果表明,不管何种变形模式,TRIP钢中残余奥氏体的体积含量都随塑性应变的增大而减少,而且应力三维度水平越高,TRIP钢的相变速率越快,残余奥氏体的力学稳定性越差.基于此,给出了能够表征不同应力状态的应变诱发马氏体相变动力学方程.

淬火温度及残余奥氏体对2200MPa级超高强度钢力学性能的影响

比较了含1.90%Ni和4.92%Ni中碳Cr-Ni-Mo系超高强度钢不同淬火温度低温回火后的力学性能,分析了淬火温度、残余奥氏体量对力学性能的影响。结果表明,900℃淬火200℃回火后试验钢的抗拉强度、伸长率和-40℃冲击吸收功分别大于2200MPa、10%和10J。随着淬火温度的提高,抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率先缓慢提高到最大值后开始缓慢下降。4.92%Ni试验钢中大量残余奥氏体导致其屈服强度和屈强比降低、应变硬化指数增大,在拉伸过程中残余奥氏体应变诱导马氏体相变和相变诱发塑性(TRIP),伸长率、静力韧度和塑性变形能均有明显提高。

基于成形极限图不同应变路径对冷轧TRIP钢残余奥氏体转变量的影响

以冷轧TRIP600为研究对象,通过试验建立成形极限图(FLD),同时采用金相显微镜、扫描电镜对未变形和变形后显微组织进行观察,并利用x射线衍射方法测定了经历不同应变路径下的残余奥氏体含量。试验结果表明:在平面应变状态下极限应变值(FLD0)为0.397。随着应变路径由拉伸至平面应变、再到胀形,残余奥氏体转变量逐渐增加。与DP600相比,TRIP600较高的FLD0值是由于TRIP效应的存在,变形过程中,缩颈区域较宽。

高强度TRIP钢中残留奥氏体稳定性

采用室温拉伸实验并结合SEM、TEM、XRD以及X射线应力仪原位测定技术,研究不同TRIP处理条件下的高强度TRIP钢的力学性能与显微组织。结果表明,当两相区处理为800℃×3 min,贝氏体区处理为400℃×5 min时,试验钢的抗拉强度可达975.68 MPa,伸长率为27.88%,强塑积可达27202 MPa%;在外加应力作用下,TRIP钢中残留奥氏体在屈服点之后发生向马氏体的转变,残留奥氏体向马氏体的转变为应变诱发相变;同时,残留奥氏体随应变增大而降低的趋势减缓,其强塑性越好,残留奥氏体发生向马氏体的渐进式转变使其TRIP效应更为显著;此外,试验钢中残留奥氏体多呈薄膜状,具有较好的强塑性。

孪生诱发塑性钢力学性能的研究进展

随着“碳达峰”、“碳中和”的目标提出,汽车、航空、航天、高铁等诸多工业领域对钢铁结构件的安全和可靠性要求越发严苛。因此,钢铁结构材料需要满足高强度、高塑性以及更优异的综合力学性能,例如耐疲劳、耐冲击以及加工硬化能力等方面来进行更深入的研究。进入21世纪,孪生诱发塑性钢,即TWIP钢的研究逐渐展开。该材料具有单相奥氏体结构,其在变形过程中会形成大量的形变孪晶,对晶粒进行分割,表现出动态的Hall-Petch效应,可极大提高金属材料的加工硬化能力,并具有较高的均匀伸长率和抗拉强度,因而具有潜在的工业应用价值。根据TWIP钢的力学性能特点,系统地介绍了TWIP钢的加工硬化率、应变速率敏感性、变形温度敏感性、疲劳裂纹扩展以及抗冲击性能的研究进展,以期为高强钢开发提供新的思路和理论支持。

机械合金化和SPS工艺制备超细晶高锰钢

用机械合金化和放电等离子烧结(SPS)工艺制备名义成分为Fe-18Mn-0.6C的高锰钢,对其组织及力学性能进行分析。结果表明:SPS烧结制备的Fe-18Mn-0.6C块体为平均晶粒尺寸为1μm的超细晶单一奥氏体合金钢,晶粒内部存在较多的层错及退火孪晶,还分布着大量的纳米级弥散颗粒。Fe-18Mn-0.6C块体硬度为475HV、抗拉强度为925 MPa,较多的孔隙缺陷导致块体致密度低,仅为96.27%。孔隙与晶粒内部大尺寸颗粒在拉应力作用下易萌生裂纹发生撕裂,造成沿晶脆断,塑性较差。850℃/1 h的热处理能显著改善块体韧性,伸长率由4%升至13%,以脆断为主、韧断为辅的混合断裂模式。

低碳Si-Mn系TRIP钢的热处理工艺对组织的影响

低碳Si Mn系TRIP钢有着复杂的显微组织 ,主要由多边形铁素体 (F) +无碳贝氏体 (B) +残留奥氏体(AR)组成。本试验采用了彩色金相法 ,并结合X ray衍射、SEM和TEM等手段研究了低碳Si Mn系TRIP钢显微组织与工艺的关系 ,发现随着两相区退火温度的升高 ,最终显微组织中铁素体基体体积分数变小 ,并且贝氏体量增多 ,残留奥氏体的稳定性呈起伏式变化 ;在贝氏体转变区的等温温度过高或过低 ,均使最终显微组织中残留奥氏体体积分数减少 ;在贝氏体转变区等温时 ,所形成贝氏体表现出粒状的特征。