18.8%MnTRIP/TWIP钢拉伸应变硬化行为

对锰含量为18.8%的TRIP/TWIP钢进行单轴拉伸实验,研究了这种钢的应变硬化行为.结果表明:这种高锰TRIP/TWIP钢的真应力应变曲线不完全遵循Hollomon的线性关系,在不同变形阶段强化机制制不同.在塑性变形的开始阶段TRIP效应比较明显,且应变硬化指数n是恒定的:而真应变在0.14-0.35之间时二阶导数d^2σ/dε~2>0,应变硬化指数n随着应变量的增加而增加,其微观机制是形成大量的形变孪晶,并有孪晶和位错的交互作用,TWIP效应在该阶段占主导作用.真应变大于0.35后有少量TRIP效应,此时两相均发生变形.

一种TRIP/TWIP型双相不锈钢的相图及其亚稳奥氏体组织稳定性计算

利用热力学软件Thermo-calc 计算了一种具有相变诱导塑性（TRIP）和/ 或孪晶诱导塑性（TWIP）功能的双相不锈钢的相图及其中亚稳奥氏体（相）组织的稳定性,得到了其M？N 的伪二元平衡相图、平衡条件下的相比例变化、两相中合金元素的配分规律以及层错能SFE 与马氏体转变温度Md30的变化规律.计算结果表明,试验钢中相组成、相比例等均对温度敏感,特别是在不同加热温度下（800～1 200 ℃）,由于两相中合金元素含量变化,使得亚稳奥氏体相稳定性（SFE 和Md30）发生改变,进而将导致试验钢的变形机制变化.

高锰奥氏体TRIP/TWIP钢的组织和力学性能

研究了两种不同锰含量的高锰奥氏体钢在室温拉伸变形过程中力学性能和组织的变化。结果表明，随着钢中锰含量的变化，实验钢在流变应力的作用下出现相变诱导塑性的TRIP效应和孪晶诱导塑性的TWIP效应。在1×10^-3s^-1的初始应变速率条件下，锰的质量分数为23．8％的实验钢可达到666MPa的抗拉强度和67％的伸长率，而锰的质量分数为33％的实验钢可达到540MPa的抗拉强度和97％的伸长率。并且在10^-3-10^-1s^-1的初始应变速率范围内，实验钢的抗拉强度对于流变应力不敏感，而实验钢的塑性则表现出一定的应变速率敏感性。由于该钢具有较好的综合力学性能，有望作为新一代高强度、高塑性汽车用钢。

Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP钢激光焊接接头的微观组织研究

采用光纤激光器对两种锰含量分别为20wt.%和29wt.%的Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP钢进行激光焊接。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)对接头的显微组织进行研究。结果表明:靠近熔合线的焊缝组织以柱状晶为主,而焊缝心部为细小的等轴晶且出现大量AlN纳米颗粒;焊缝组织的孪晶界比例比母材的大幅度降低,但仍然达到了15.8%;熔合线宽1μm,富Fe、Mn而贫Al、Si;焊缝在凝固过程中,先形成γ-奥氏体,当遇到应力集中时发生局部ε-马氏体的相变来缓解应力,避免裂纹形成。

高锰钢中的TRIP和TWIP效应以及层错能研究

基于光学显微镜、XRD、TEM和SEM的测试结果,分析了不同成分高锰钢中的TRIP和TWIP效应及其影响因素,并且研究指出在这两种效应的作用下此类钢种将表现出不同的力学响应,而层错能则是判断这两种效应的重要参数;此外,通过测定层错能可预测高锰钢中的强化机制,并有望借此优选成分以获得新型汽车用高强度钢板。

高锰TWIP/TRIP钢研究进展与应用

综述了近来年高锰孪晶诱发塑性/相变诱发塑性(TWIP/TRIP)钢的研究进展和实际应用情况。介绍了晶粒尺寸对TWIP钢变形机制的影响,观察了形变孪晶随晶粒尺寸变化的演变过程。总结了形变诱导马氏体和形变诱导孪晶的演变机理。简述了碳化钒(VC)沉淀粒子对高锰TWIP/TRIP钢延迟断裂及加工硬化行为的影响,并对VC沉淀粒子与形变孪晶的交互作用机制进行了探讨。阐述了双辊铸轧工艺制备高锰TWIP/TRIP钢薄带的近终成型工艺过程及显微组织的演变机理,并探讨了工程应用的前景。

合金元素和固溶温度对TRIP/TWIP钢组织性能的影响

对不含Nb和含Nb的两种高锰TRIP/TWIP钢进行了固溶处理,通过室温拉伸实验研究了两种实验钢的力学性能.利用光学显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射观察实验钢变形前后的微观组织,并分析了含Nb实验钢中Nb析出物的形态和分布.实验结果表明:随着固溶温度的升高,两种成分的实验钢抗拉强度均下降.固溶温度为900℃时,含Nb实验钢组织仍有少量的热轧带状组织;固溶温度为1 000℃时,与此时的不含Nb实验钢相比,含Nb钢基体内的晶粒细小;在拉伸实验中,两种实验钢均表现出TRIP/TWIP的特性,不含Nb实验钢的TRIP形变强化机制更为突出.

稀土含量对TRIP/TWIP钢组织和性能的影响

研究了不同RE含量对TRIP/TWIP钢组织和性能的影响,利用拉伸试验机测试其力学性能和OM及TEM观察其微观结构变化。结果表明,变形前组织以奥氏体为主,亚结构为退火孪晶和高密度的平面位错,变形后有大量形变孪晶亚结构出现,且有α马氏体组织产生,证实发生了TRIP效应和TWIP效应,变形后孪晶衍射花样观察发现在两个斑点之间有暗线,表明有层错存在。发现随着RE含量的增加,形变孪晶变短而且数量变少,证实RE有抑制TWIP效应的作用,TWIP效应减弱导致n值明显减小,且RE细化了晶粒,导致了强度和屈强比提高。

高锰TRIP/TWIP钢变形行为的研究进展

高强度高塑性是汽车用钢发展的主要趋势.Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP钢、Fe-Mn-C系TWIP钢和Fe-Mn-Al-C钢具有高的强度、优良的塑性和成形性,为新一代汽车材料.近年来,这些奥氏体汽车用钢的研究与开发受到了高度重视.本文对高锰TRIP/TWIP钢的组织性能、晶体学行为、强韧化机制、应变硬化行为和高速变形方面的研究工作进行了综述.

层错能对TRIP/TWIP钢变形机制和力学性能的影响

综述了合金元素,温度对层错能的影响。介绍了层错能对高锰钢变形机制、组织和力学性能的影响,总结了高锰钢产生TWIP效应的条件,以及TWIP钢的强韧化机制。

退火温度对含稀土TRIP/TWIP钢性能的影响

分析了不同退火温度的TRIP/TWIP试验钢组织和性能。结果表明,在退火均热温度780℃时伸长率相对偏低,在800℃时屈服强度最高,退火均热温度对抗拉强度的影响较小,对伸长率的影响较大,不同退火均热温度下试验钢均没有明显屈服平台。试验钢的组织主要为奥氏体,变形前亚结构有退火孪晶出现,晶粒尺寸随着退火温度的升高而变得粗大,变形后形变孪晶数量随着退火温度的升高而增多。因TWIP效应和TRIP效应,试验钢具有高强度和高塑性。

形变温度对高锰TRIP/TWIP钢拉伸性能和组织的影响

研究合金成分为18Mn-0.15C-3Si-3Al的高锰TRIP/TWIP钢(18Mn钢)在-40～200℃范围内的拉伸变形行为,分析形变温度对其拉伸性能、相组成和显微组织的影响。采用EBSD取向成像分析方法着重研究了〈111〉取向的奥氏体晶粒在拉伸过程中的相组成变化。结果表明,随着形变温度的升高,18Mn钢的抗拉强度和延伸率大体上呈降低趋势,TRIP效应很快消失,形变孪晶和位错滑移取代马氏体相变成为主要的形变机制,即奥氏体晶粒内形变机制的变化为:α′-M相变→ε-M相变→形变孪晶→位错滑移。18Mn钢中较硬的铁素体在形变过程中能提高材料的加工硬化率,但同时也会引起低温脆性。

23.8%Mn TRIP/TWIP钢的组织性能及强化机制

研究了锰含量(质量分数)为23.8%的低碳高锰钢的力学行为和组织演变,并对其强化机制进行了探讨.结果表明:23.8%Mn TRIP/TWIP钢的屈服强度约为300 MPa,抗拉强度可达610 MPa,断裂延伸率可达到63%.实验钢拉伸变形呈连续屈服,其应变硬化指数n值约为0.48.该钢在变形初期的强化机制以应变诱发孪生为主,变形后期出现应变诱发马氏体相变.位错与形变孪晶、马氏体之间的相互作用也对强度的增加做出贡献.

层错能对Fe-Mn-C系TRIP/TWIP钢变形机制影响

对三种不同层错能(SFE)Fe-Mn-C系TWIP钢的变形机制进行了研究.结果表明:在淬火态下,TWIP钢组织为全奥氏体,奥氏体晶粒内存在少量退火孪晶.TWIP钢的层错能随着C、Mn含量的增加而增加.层错能为7 mJ/m2时,变形后出现大量ε马氏体,且随着应变量的增大,ε马氏体峰增强,表现为单一的TRIP效应;层错能为12 mJ/m2时,应变诱导γ→ε→α或γ→α的转变及形成少量形变孪晶,表现为TRIP/TWIP效应;层错能为18 mJ/m2时,变形后形成大量形变孪晶,表现为单一的TWIP效应,抗拉强度和延伸率分别达到851 MPa及49%.随着层错能增加,TWIP钢的断裂机制由沿晶断裂转变为以韧窝为主的塑性断裂.

表面喷丸及退火处理对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢组织与性能的影响

为实现强韧化,对Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP钢进行了表面喷丸及退火热处理。采用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等手段分析了喷丸以及喷丸结合退火处理对TWIP钢显微组织结构的影响,并利用显微维氏硬度计和万能材料试验机对原始样品、喷丸以及喷丸结合退火处理样品的硬度分布、力学性能及加工硬化行为进行了研究。分析结果表明,喷丸可在TWIP钢表面引起强烈的塑性变形,并形成包含60~100 nm大小的位错胞块的强烈形变层和包含微纳尺度形变孪晶结构的过渡层。该纳米-微米尺度的晶粒尺寸梯度结构可以将TWIP钢表面强烈形变层的硬度显著提升至366 HV0.1,并在残余压应力联合作用下使试样的屈服强度提升至485 MPa,均远高于初始样品的对应值。但受喷丸引起的表面粗糙和强烈形变层纳米晶塑性低的影响,其断后延伸率仅为41.8%。退火处理后,喷丸样品中的形变组织发生回复与再结晶,其中强烈形变层位置的再结晶晶粒尺寸为1~3μm,硬度也降低至215 HV0.1。所形成的微米-微米尺度晶粒尺寸梯度结构试样的屈服强度降低至261 MPa,但延伸率增加至65.3%。晶粒尺寸梯度结构有助于增加TWIP钢屈服与抗拉强度,但不利于延伸率的提升。

TWIP钢表面Ni-P化学镀层组织结构及性能研究

目的在孪生诱发塑性钢(TWIP)表面制备Ni-P镀层,提高TWIP钢的耐腐蚀性能。方法通过化学镀工艺在TWIP钢表面制备了高磷Ni-P镀层,并进行不同温度的热处理,利用扫描电镜及能谱仪、X射线衍射仪及原子力显微镜等探究了热处理温度和时间对Ni-P镀层形貌和组织结构的影响。通过电化学方法研究了TWIP钢表面镀层的耐蚀性能。结果随着热处理温度的升高,镍磷原子发生迁移,胞状组织边界模糊,粗糙度降低,其中600℃热处理镀层表面最为致密平整。随着热处理温度的升高,镀层组织结构演变过程如下:非晶态(普通镀层)→非晶态部分晶化,Ni12P5、Ni5P2等亚稳态镍磷化合物析出(300℃)→非晶态完全晶化、稳态Ni3P相长大(400℃)→晶粒长大(500℃、600℃)。Ni-P镀层能够明显提升TWIP钢的耐腐蚀性能。随着热处理温度的升高,镀层的耐蚀性能先降低后升高。600℃热处理1h镀层的腐蚀电流密度为0.25μA/cm^(2),与普通Ni-P镀层相比降低了80.9%,与TWIP钢基体相比降低了99.6%。600℃热处理镀层光滑致密无缺陷的表面促进了保护性氧化膜的产生,使镀层的耐蚀性能提高。结论合适的热处理工艺提高了Ni-P镀层的致密性和保护能力,光滑致密无缺陷的镀层能够为TWIP钢提供良好的防护。

Fe-20Mn-0.6C高锰TRIP/TWIP钢微观组织表征

设计出一种Fe-Mn-C系TRIP/TWIP钢,通过静态拉伸测试热轧钢力学性能,并利用EBSD、XRD、SEM分析其拉伸变形后的微观组织变化.结果表明:Fe-20Mn-0.6C钢板热轧后表现出优异的力学性能,真应变可达到0.59,抗拉强度为1 631 MPa.热轧后组织为全奥氏体组织,晶粒尺寸较大并且伴有大量的退火孪晶,变形后出现孪生变形和马氏体相变;变形量较小时,马氏体相变并不明显,较大变形量时大量的马氏体在孪晶界和晶界附近弥散分布;并且随着应变量增大晶粒内出现二次孪生,并与一次孪生呈现多种交割方式.

TRIP980钢的组织性能调控与动态本构模型

设计了一种相变诱导塑性(TRIP)钢,研究了贝氏体等温温度对力学性能和微观组织的影响。针对最优工艺,研究了10^(-4)~10^(3) s^(-1)应变速率范围内的动态力学性能,构建并修正了动态本构数学模型。结果表明:当贝氏体等温温度为380℃时,实验钢具有最优的静态力学性能(应变速率10^(-3)s^(-1)),屈服强度达到705 MPa,抗拉强度达到1005 MPa,伸长率为16%,强塑积达到了1.6 GPa·%。应变速率的变化对实验钢的硬化行为和TRIP效应的发生有明显的影响。当应变速率达到10^(3) s^(-1)时,屈服强度和抗拉强度分别达到了815和1145 MPa,分别提高了12.4%和13.9%。经A4系数修正后的动态本构数学模型表明,R值和eAARE的平均值分别达到0.9895和27.5%,具有较精确的预测精度。

Microstructures and Mechanical Properties of Fe-Mn-(Al, Si) TRIP/TWIP Steels

The mechanical properties and microstructure of two low carbon high manganese steels with 23.8% （No. 1） and 33% （No. 2） （mass percent） of manganese were investigated. The results showed that No. 1 steel possesses high strength and high plasticity, and No. 2 steel has a relatively high strength and extraordinary plasticity. The No. 1 steel exhibits both TRIP （transformation induced plasticity） and TWIP （twin induced plasticity） effects during the deformation; while only TWIP effect appeared under the same deformation condition for No. 2 steel. The comparison between the microstructures and mechanical properties of two steels was made, and the strengthening mechanisms were also analyzed.

TRIP/TWIP异种钢激光偏束焊接接头的显微组织与力学性能

采用不同激光束偏移量对TRIP钢和TWIP钢进行了异种钢焊接,并测试和分析了焊接接头的显微组织、硬度及力学性能。结果表明:TRIP/TWIP焊接接头的力学性能较TRIP钢和TWIP钢母材明显降低。焊接过程中熔池内的搅动以及激光束偏移导致了熔池内锰元素的不均匀分布,从而直接影响焊缝的显微组织和断裂形式。激光束偏向TWIP钢侧形成全奥氏体焊缝有助于改善焊接接头的力学性能。