TWIP钢中晶粒尺寸对TWIP效应的影响

冷轧TWIP钢经1073,1173,1273和1373K固溶处理10min后,得到了晶粒尺寸分别为7,13,30和63μm的奥氏体组织.拉伸实验表明,随着晶粒尺寸的增加,加工硬化速率(dσ/dε)与真应变(ε)的变化关系由2阶段变为3阶段.当晶粒尺寸大于30μm时,加工硬化速率与真应变关系中的第2阶段对应的应变长度随着晶粒尺寸的增加而迅速增加.当真应变为0—0.2时,加工硬化指数随真应变的增加而迅速增加;在随后的变形中,与上述4个晶粒尺寸对应的试样的加工硬化指数分别稳定在0.47,0.53,0.56和0.68.OM和TEM观察显示,随晶粒尺寸的增大,变形过程中形变孪晶数量增多.对于较大晶粒尺寸的试样,形变孪晶在拉伸变形过程中形核的临界应力较低,随变形量增加,形变孪晶可持续形成,使其加工硬化能力增加,从而增大了TWIP效应;相反,晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶形核临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.

高锰TRIP/TWIP效应共生钢高速变形过程中的组织演变及变形行为

对18Mn-3Al-3Si和21Mn-3Al-3Si高锰TRIP/TWIP效应共生钢动态变形过程中的变形行为,应变硬化速率、真应力和应变硬化指数随真应变的变化,以及应变硬化和基体软化间的相互作用等进行了研究,采用OM,SEM,TEM和XRD等方法对变形前后的组织进行了分析.结果表明,高应变速率下,TRIP/TWIP效应共生钢应变诱发相变途径为γ→ε→α;高速变形对滑移的抑制、奥氏体向马氏体的相变和形变孪晶对奥氏体晶粒的细化是应变硬化的主要因素;造成基体软化的原因是绝热温升效应、ε→γ的逆相变和孪晶的动态再结晶.

Fe-Mn-C系TWIP钢的组织和性能

研究了Fe-Mn-C系TWIP钢的组织和性能,结果表明钢板经热轧-冷轧-热处理后,钢板可达到有57.3%的延伸率,480MPa的屈服强度和1140MPa的抗拉强度。其室温组织为单相奥氏体基体并伴有退火孪晶,拉伸变形后通过XRD检测和TEM观察发生了少量的γ→α和γ→ε→α相变同时内部有大量的滑移带和变形孪晶共存。即Fe-Mn-C系TWIP钢变形时同时有TRIP效应、TWIP效应,使钢板具有优良的力学性能。

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。

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.

高强韧TWIP铸铁的形变组织与力学性能

采用熔炼法制备出新型Fe-15Ni-12Mn-3.5C-2.5Si高强韧合金铸铁,该合金铸铁经高温固溶碳原子后,表现出高的塑性变形能力,连续冷轧变形量可达50%。拉伸试验结果表明,轧制后的试样经再高温固溶处理,合金的抗拉强度为730.81 MPa,伸长率高达20%,是同类型QT700-2球墨铸铁的伸长率的10倍,并具有较高的加工硬化特性。研究表明,该合金铸铁经固溶处理后组织由奥氏体、球状石墨及少量碳化物组成,良好的塑性是通过奥氏体基体密集孪生切变实现的,其高塑性源于TWIP效应;提高固溶处理温度,铸铁的抗拉强度略有降低而塑性大幅度提高。这种高强韧球墨铸铁合金对于制备减振降噪、安全性高的发动机曲轴、主轴等结构件具有重要的应用前景。

Mn含量对高强韧TWIP球墨铸铁组织和性能的影响

采用熔炼法制备了3种锰含量的Fe-xMn-3.5C-3Si-3Cu-8Ni(x=10、13、16)合金铸铁,铸铁铸态组织为奥氏体基体上分布着球形石墨和碳化物。随着锰含量提高,凝固组织中碳化物数量增多,经1 050℃保温10 h固溶处理后,获得奥氏体与石墨两相组织。经过拉伸变形,奥氏体基体上出现大量形变孪晶,铸铁表现出极高的强度和塑性。研究表明,这种铸铁的高强韧性源于形变过程中的TWIP效应,锰含量越高,形变孪晶越密集,TWIP效应越显著,铸铁的综合力学性能越优异。当锰含量为16%时,抗拉强度达到最大值726.5 MPa,伸长率也高达29.36%,抗弯强度和冲击韧度也分别增加到1 423 MPa和161.5 J.cm-2,综合力学性能远高于其他同类型普通球墨铸铁。

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。

高强度高塑性TWIP钢的组织和性能

研究了一种高强高塑的汽车用TWIP钢。TWIP钢的锰含量为15%￣30%,抗拉强度为600￣1100MPa,断后伸长率高达95%。介绍了孪晶诱发相变的微观机理,层错能对TWIP效应的影响以及显微组织对钢的力学性能的影响。锰含量为15%￣30%时,钢的塑性得以提高的机理主要是γ→ε→α相变诱发的TRIP效应;随着锰含量增加,孪晶形成逐渐起主导作用。

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。

Fe-16Mn-3.5C-3Si-3Cu高锰TWIP合金铸铁的热处理金相组织分析

通过改变加热温度和保温时间,研究不同热处理工艺对Fe-16Mn-3.5C-3Si-3Cu高锰TWIP合金铸铁组织的影响,对试样进行物相分析和金相组织观察。实验结果表明:随着加热温度和保温时间的增加,组织中退火孪晶的数量增加,孪晶发育趋于完善。热处理后其室温组织为单一奥氏体;热处理的合金铸铁拉伸变形后,产生大量形变孪晶,其变形后的基体仍然保持单一奥氏体组织,未发生马氏体相变,发生了完全的TWIP效应。

锰镍比对Fe-Mn-Ni系TWIP合金铸铁组织和力学性能的影响

通过制备4种不同锰镍比的TWIP合金铸铁,研究了锰镍比对Fe-Mn-Ni系TWIP合金铸铁组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着锰镍比从3∶2、2∶1、3∶1和4∶1逐渐增加,铸铁铸态组织中的碳化物含量增加。在1 050℃保温10 h后进行水淬,就能使碳化物分解,获得单相奥氏体基体组织。经过热处理后,锰镍比为3∶2的TWIP合金铸铁力学性能最佳,其抗拉强度为885 MPa,伸长率为29.7%。

微合金化及应变速率对TWIP钢组织与性能影响的研究进展

汽车轻量化为高锰TWIP钢带来了广阔的开发和应用前景。TWIP钢从1997年被开发出来到现在已经发展了3代,在这20多年的时间里有大量的研究者对其力学性能、微观组织及加工工艺进行了广泛的研究。本文综述了汽车用高锰TWIP钢研究现状及进展,介绍了TWIP钢的发展历程与影响TWIP效应的因素,同时对微合金化及不同应变速率对TWIP钢组织和性能的影响的研究现状进行了概述;总结了国内外相关研究取得的成果,也指出了有待进一步研究的内容,为以后研究方向提出相关建议。

合金元素对TWIP钢组织性能影响的研究进展

综述了TWIP钢的研究现状,介绍了合金元素在TWIP钢中的作用以及对组织性能的影响,并对TWIP钢今后的发展做出了展望,希望能为TWIP钢在汽车行业的应用提供参考。

30Mn20Al3无磁钢加工硬化行为和组织变化

研究了30Mn20Al3无磁钢冷轧板经1 000和800℃固溶处理10 min后的拉伸变形加工硬化行为和组织结构变化.结果表明:该钢的加工硬化速率在不同变形阶段随真应变的变化呈现不同的规律,加工硬化指数随真应变增加而增加.OM和TEM观察显示,变形量小时,滑移为主要变形机制;变形量增大,变形机制以形变孪晶与位错及形变孪晶之间的交互作用为主;1 000℃固溶处理的晶粒尺寸较800℃大,变形过程中产生的形变孪晶较多,且随着变形量增加,形变孪晶可持续形成,增大了TWIP效应;晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶产生的临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.

冲击温度对Fe-25Mn-3Al-3Si钢冲击性能及其微观组织的影响

在不同实验温度下对Fe-Mn-Al-Si钢进行了V型缺口的夏比冲击实验。利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射仪（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）对冲击试样的微观组织结构进行表征。结果表明：在-190℃-200℃的冲击温度范围内,该TRIP/TWIP钢均为韧性断裂,没有出现韧脆转变现象。冲击温度影响冲击变形机制,高温冲击变形以位错滑移为主,室温下以形变孪晶诱导塑性（TWIP效应）为主,低温下逐渐以相变诱导塑性（TRIP效应）为主。该TRIP/TWIP钢在低温冲击过程中发生的TWIP、TRIP效应赋予其优异的低温冲击韧性。

高锰奥氏体低温钢力学性能及Hall-Petch关系的研究

高锰奥氏体低温钢作为一种经济型低温钢材料,具有非常巨大的发展空间.为进一步研究晶粒尺寸对高锰奥氏体低温钢的影响,本文对其进行了不同工艺的固溶处理,测试了不同晶粒尺寸实验钢的室温拉伸及低温冲击性能,通过扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)等方法进行表征并计算其Hall-Petch关系式.-196℃冲击实验结果表明,高锰奥氏体低温钢拥有良好而稳定的超低温冲击性能,且其超低温冲击性能不随晶粒尺寸的增加而发生变化.经计算实验钢屈服强度所对应的Hall-Petch常数K_y为7. 27 MPa·mm^(0. 5),明显小于其他被研究的奥氏体高锰钢.进一步计算拉伸过程中不同真应变ε对应的Hall-Petch常数K(ε),发现在拉伸过程中,受TWIP效应产生的变形孪晶影响,K(ε)值随应变量的增加而增加;当真应变达到0. 3时,组织内变形孪晶不再继续生成,加工硬化过程不再进行,K(ε)也达到极大值.

不同应变速率下Fe-29Mn-3Al-3Si钢的冲击性能及微观组织研究

采用分离式Hopkinson压杆对冷轧退火态Fe-29Mn-3Al-3Si TWIP钢进行650 s^-1~3800 s^-1范围内高应变速率的动态冲击压缩实验。采用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等研究手段对冲击前后试样的微观组织结构进行表征。结果表明,在高速冲击条件下该TWIP钢具有正应变速率强化特性,且主要变形机制是孪生诱导塑性(TWIP)。随着应变速率及应变量增大,材料强度增加,形变孪晶数量增加,孪晶与位错交割加剧。在压缩变形过程中,〈001〉取向的晶粒易产生滑移和孪生,为软的晶体取向;而〈110〉取向晶粒中孪生和滑移的概率减少,为硬的晶体取向。随形变量的增加,逐渐形成〈110〉丝织构。高速冲击变形中的绝热效应使位错发生动态回复而对形变孪晶影响较少。TWIP效应、加工硬化、动态回复以及形变孪晶界的动态Hall-Petch效应大幅提高材料的高强度并保持高的塑性。

中锰钢残留奥氏体稳定性影响因素分析

简述了第三代先进高强度中锰钢的发展及研究现状,以及室温下存在的残留奥氏体的含量、分布及稳定性等因素对中锰钢强度与塑性等力学性能的影响机理,并从合金元素、退火方式、奥氏体晶粒尺寸、应变速率与环境温度、奥氏体的位置及与其他相的相互作用等方面分析了影响残留奥氏体稳定性的因素。最后,对第三代先进高强度中锰钢的研究和应用进行了展望,指出中锰钢奥氏体晶粒分布情况对其强塑积的影响、 TRIP效应与TWIP效应的协同机制对强塑积的作用值得进一步研究。