外加电位对X80管线钢模拟海岸土壤腐蚀的影响

为探究双相X80管线钢在沿海土壤模拟溶液环境中的腐蚀机理,采用极化曲线、慢应变速率拉伸试验(SSRT)和交流阻抗(EIS)法对不同外加电位(-750,-900和-1050 mV vs.饱和甘汞电极(SCE))下双相X80管线钢的应力腐蚀和电化学腐蚀行为进行研究。结果表明,双相X80管线钢在-1050 mV电位下对应力腐蚀(SCC)最为敏感。慢应变拉伸呈现为脆性断裂,断口可见铁素体区域圆形或椭圆形的凹坑,这是由于过度阴极反应产生的氢原子扩散进入到钢中在铁素体晶界聚集,氢气析出产生的较高氢压超过材料的强度产生圆形孔洞,在拉伸应力作用下变为椭圆形。在此电位下EIS模拟电阻最小,耐腐蚀性最差。-750 mV的外加电位可起到一定的电化学保护作用,但不足以防止X80管线钢应力腐蚀的发生。-900 mV的外加电位可有效抑制X80管线钢的阳极溶解,SSRT的强度和延展性均高于0 mV电位试样,表现出韧性断裂特征,EIS模拟电阻最高,因此双相X80管线钢在模拟海岸土壤环境下最佳的阴极保护电位约为-900 mV vs.SCE。双相X80管线钢在沿海土壤模拟环境中的应力腐蚀行为的研究可对其在实际使用过程中的安全服役提供一定理论依据,同时为腐蚀抑制与防护工作提供参考。

铁素体／贝氏体双相钢的变形和断裂特性

对一种低碳硅锰钢进行TMCP实验，获得了不同铁素体形态的铁素体／贝氏体双相钢（FB钢）．研究了FB钢在单轴拉伸下的变形行为及断裂特性，结果表明：在均匀塑性变形阶段，FB钢的瞬时加工硬化指数n＊值与真应变ε的关系曲线可分为n＊值较高、n＊值随ε缓慢下降以及n＊值随ε迅速下降三个阶段．与等轴铁素体／贝氏体双相钢相比，准多边形铁素体／贝氏体双相钢的强度和低应变区的n＊值均比较高．FB钢拉伸试样颈缩区的孔洞或微裂纹产生在F—B相界面附近和铁素体内，有助于减弱裂纹尖端附近的局部应力集中，改善钢材的抗裂纹扩展性能．

高强度双相钢DP800成形件碰撞性能仿真分析

针对双相钢板DP800,在完成U型梁冲压成形及回弹仿真分析的基础上,建立了闭口帽型梁的碰撞分析模型。采用映射的方法完成冲压成形件U型梁的厚度、应力、应变向碰撞结构件的结果传递。在考虑成形、回弹及应变率等多种因素的影响下,对帽型梁的碰撞过程进行了多工况仿真分析。研究结果表明,成形后的材料厚度变化、残余应力、加工硬化以及应变率,对碰撞过程将产生直接的影响。研究结果为提高汽车碰撞仿真分析的精度提供了参考。

冲压、回弹及应变速率对双相钢成形件碰撞性能影响的模拟

针对冷轧镀锌双相钢板,在完成U型梁冲压成形及回弹模拟分析的基础上,建立了闭口帽型梁的碰撞分析模型;采用映射的方法完成了U型梁的厚度、应力、应变向碰撞结构件的结果传递;在考虑冲压成形、回弹及应变速率等的情况下,对帽型梁的碰撞过程进行了模拟分析。结果表明:在碰撞过程中,由于应变速率较高,它的影响最为明显,在模型的定义过程中需要着重考虑;因为金属变形过程的加工硬化和厚度减薄等因素的影响,冲压结果直接影响碰撞过程的模拟结果;冲压后因回弹使零件内部的应力得到释放,残余应力减小,因此导致碰撞过程中产生相同的变形需要更大的外力,考虑回弹的刚性墙反力要比没有考虑时的高。

B+F双相X80管线钢模拟海水环境中慢应变拉伸各向异性研究

为研究B+F双相X80管线钢各向异性对安全服役的影响,采用金相扫描电镜观察、慢应变拉伸法和电化学极化法,在模拟海水环境中,与轧制方向呈0°,45°,90°3种不同角度试样的B+F双相X80管线钢的慢应变拉伸和极化行为进行了分析。结果表明:双相X80管线钢组织由多边形铁素体和板条状贝氏体组成,铁素体和贝氏体含量近似为1∶1;在模拟海水环境慢拉伸条件下,B+F双相X80管线钢与轧制方向呈不同角度试样的屈服强度随取样角度的增大明显降低,说明海水对B+F双相X80管线钢具有明显的应力腐蚀作用;与轧制方向呈0°试样的X80管线钢的慢应变拉伸应力与应变曲线呈圆顶状,屈服强度和抗拉强度均最高,屈强比为0.81,均匀伸长率为13.4%,可以满足使用要求;与轧制方向呈90°试样的双相X80管线钢的自腐蚀电位最负,自腐蚀电流最大,耐海水腐蚀性能最差;与轧制方向呈45°试样的双相X80管线钢的自腐蚀电位最正,耐蚀性最优。研究B+F双相X80管线钢在模拟海水中的慢应变拉伸各向异性,可提高其安全服役性,对大变形管线钢的实际生产具有一定的借鉴价值。

轿车用金属材料重点解析

叙述了近年来汽车结构件用金属材料的研究现状。简介了国内外在研制双相钢，相变诱发塑性钢，烘烤硬化钢和IF钢的进展。介绍了半固态成形技术（SSF）以及采用该技术制造铝合金部件时的工艺关键。阐述了国外将半固态技术成功地应用于汽车工业上的实例。为便于交流、文中也简介了上海大学材料学院在研究汽车用金属材料方面的工作。

热输入对超高强钢DP1000激光焊接接头微观组织和断裂机制的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察超高强双相钢DP1000激光焊接接头微观组织的变化,通过显微硬度的测试、拉伸试验研究其不同热输入下焊接接头的力学性能.结果表明,随着热输入的增加,由回火区和两相区组成的软化区的组织发生了明显的变化,软化区内平均硬度值减小,其宽度尺寸增加,导致拉伸试样的断裂位置发生变化.当热输入不高于52 J/mm,焊接试样的抗拉强度是母材的97.75%,软化区宽度最大约为506μm,断裂发生在母材上;当热输入达到72 J/mm,软化区宽度约为621μm,断裂发生在软化区内.

双相钢组成相的变形行为及其影响因素

从变形机理出发建立了双相金属材料的应力应变关系物理模型,研究了晶粒尺寸、相体积分数对材料应力应变的影响。以马氏体-铁素体双相钢为模型钢,定量计算并分析了宏观变形条件下马氏体(硬相)和铁素体(软相)的微观应力应变分配情况。结果表明,模拟的结果与实验很好吻合。体积分数及晶粒尺寸对材料中的各组成相的应力、应变分配有重要影响。随着硬相体积分数的增加,硬、软相的应力分配比逐渐降低;在较低宏观应变下硬相处于弹性变性阶段,较高的硬相体积分数具有较高应变分配比,但是随着宏观应变的增加,硬相开始塑性变形,应变比逐渐降低并最终趋于恒定,较高的硬相体积分数具有较小应变比恒定值。在体积分数一定的情况下,增大硬相的相对晶粒尺寸有助于材料的整体塑性增加,而减小硬相的相对晶粒尺寸有助于材料的整体强度提高。只有控制并调整软硬相的晶粒尺度在适当的范围内,才能更好地发挥出各组成相的潜力。

基于位错密度理论的超高强双相钢DP1000热变形本构模型

对超高强双相钢DP1000进行单道次热模拟压缩实验,研究了其在950~1150℃和0.05~10 s^(-1)条件下的热变形行为,分析了变形温度和变形速率对流变应力的影响,建立了基于位错密度理论的热力学本构模型,确定了可表征微观硬化和软化机制的材料特征参数,量化了加工硬化、动态回复和动态再结晶对宏观力学行为的影响。结果表明:超高强双相钢DP1000的热变形应变速率ε?≤0.05 s^(-1)时以动态再结晶软化机制为主,应变速率ε?>0.1 s^(-1)时以动态回复软化机制为主,应变速率0.05 s^(-1)<ε?≤0.1 s^(-1)时由这两种软化机制共同作用。这个本构模型的预测值与实验值具有较高的一致性,能准确预测超高强双相钢DP1000在高温变形条件下的流变应力。

1470MPa级双相钢的性能特征与强韧化机制

对0.16C-1.38Si-3.2Mn双相钢进行轧制和退火处理,用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等手段表征试验钢的微观组织和断口形貌,分析试验钢经退火后钢板的力学性能和加工硬化行为,重点研究了试验钢晶粒细化的强韧化机制。结果表明:试验钢在800℃退火后的显微组织主要由8.8%铁素体和91.2%回火马氏体构成。退火后的钢板具有良好的综合力学性能,屈服强度为873 MPa,表现为连续屈服特征,抗拉强度为1483 MPa,总伸长率为11%,屈强比为0.58;试验钢的Mn含量、退火前的初始组织、冷轧大变形以及退火过程中关键工艺参数等都有利于试验钢退火板的晶粒细化,铁素体尺寸为1-2μm,马氏体板条束的有效晶粒尺寸为0.2-1.5μm。细小的晶粒有利于阻碍位错的运动和增加裂纹扩展的阻力,从而提高了钢板的强度和塑韧性。

超高强冷轧双相钢DP1000高应变速率下的拉伸性能

使用CMT4105型电子万能试验机和霍普金森拉杆(SHTB)装置研究了超高强冷轧双相钢DP1000在室温下的准静态和动态拉伸力学性能。结果表明:应变速率范围在0.0001—2250 s^(-1),DP1000双相钢具有明显的应变速率敏感性,表现出较强的应变速率增强效应,强度随着应变速率的增加而增加;Johnson-Cook模型能够在一定程度上描述DP1000双相钢在高应变速率下变形行为,但由于应变速率敏感性在高应变速率下吻合程度较差;对Johnson-Cook模型的应变速率效应多项式进行二次化修正后,模型能很好地描述DP1000双相钢在高应变速率下的变形行为,平均可决系数从0.9434提高到0.9850。

基于修正C-J法和RVE模型的780MPa级冷轧双相钢的应变硬化行为

针对经不同工艺热处理的780 MPa级冷轧双相钢板,采用修正的C-J(Crussard-Jaoul)法分析了应变硬化行为,并基于真实组织形貌的代表性体积单元(Representative volume element,RVE)模型模拟其形变行为。结果表明:不同状态的实验钢均表现出较高的初始应变硬化率。岛状和针状马氏体表现出两阶段应变硬化特征,依次对应铁素体塑性变形和铁素体/马氏体协同塑性变形;当马氏体为粗大块状呈现三阶段应变硬化特征,其中第三阶段主要发生马氏体塑性变形时应变硬化能力下降明显。模拟结果表明:当块状和针状马氏体的应变集中分布在铁素体和马氏体界面,岛状马氏体的应变集中分布在马氏体块的连接部位。

多边形铁素体/针状铁素体双相管线钢的应变硬化行为

对X70管线钢进行临界区热处理,制备出四种铁素体/针状铁素体(PF/AF)体积分数不同的双相管线钢。用电子背散射衍射(EBSD)分析了PF含量对这种双相管线钢的晶粒尺寸、大角度与小角度晶界的比例以及几何必要位错密度(GND)的影响;通过Hollomon和修正C-J方程分析了这种钢的应力比与应变硬化指数(n值)的关系,以及不同PF体积分数双相管线钢的塑性变形和应变硬化的机理。结果表明,PF/AF双相管线钢的应变硬化能力几乎与应力比无关,而应变硬化指数与均匀延伸率表现出特定的线性关系。随着PF体积分数的提高,这种钢的颈缩点后移且应变硬化行为由两阶段向三阶段转变。PF体积分数的改变,对其第I和第II阶段的应变硬化能力有显著的影响。

DP600双相钢在两种盐雾实验条件下的腐蚀行为对比研究

采用SEM、EDS、XRD以及EIS等技术,对比研究了DP600双相钢在中性盐雾(NSS)实验和循环盐雾腐蚀实验(CCT)两种不同加速实验条件下的腐蚀行为,并获得了腐蚀动力学规律。结果表明:在两种加速实验条件下,试样腐蚀失重均逐步增加,且CCT中的大于NSS中的;同时,初期腐蚀速率相差不大,在480 h时腐蚀速率均达到最大值,分别为1.89 g·m-2·h-1(NSS)和2.72 g·m-2·h-1(CCT)。两种实验条件下腐蚀产物主要是Fe3O4、α-FeOOH、γ-FeOOH、δ-FeOOH和α-Fe2O3,而CCT条件下同时也形成了较多的β-FeOOH。CCT条件下的锈层厚度大于NSS条件下的,且厚度增加趋势也更快。EIS结果表明:两种加速实验条件下试样溶液电阻和腐蚀产物膜电阻均逐步增大,电荷转移电阻均为先减小后增加。实验前期(≤480 h),NSS和CCT条件下的腐蚀速率可分别表达为:ΔD1-1=0.7349t0.1522,ΔD2-1=0.3511t0.3313;而在实验后期(>480 h),则分别为:ΔD1-2=14.6239t-0.3236,ΔD2-2=6.8542t-0.1570。