含Nb高锰钢的组织与性能研究

发布时间：2020-09-17 18:09

　　为适应现代汽车减重、节能和安全舒适等特点,近年来新开发的含15～25%Mn、2～4%Si、2～4%Al的高锰钢显示出极高的延伸率(60～95%)和高的强度(600～1100MPa),在汽车制造业中有广泛的应用前景,其优良的力学性能来自于变形过程中的孪生诱发塑性效应(Twinning Induced Plasticity,TWIP效应)或马氏体相变诱发塑性(TransformationInduced Plasticity,TRIP效应)。尽管Mn、Si、Al对TWIP钢的显微组织及其性能的影响已有较多的研究,并且Nb对TWIP钢组织与性能的影响也有一定的研究,但是对TWIP效应和TRIP效应的机制尚未充分揭示。本文设计了不含铌和含铌的两种TWIP钢,通过力学性能测试,结合光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等表征技术,探讨Nb元素对TWIP钢层错能和力学性能及显微组织的影响,并对TWIP钢中的TWIP效应机制、马氏体相变方式进行了较为系统的研究,主要结论如下: (1)计算Fe-Mn-Al-C合金的层错能,并分析加入合金元素Si或Nb对合金层错能的影响,其中Si元素的加入降低实验钢的层错能,而加入Nb元素可以提高钢的层错能。 (2)对不含Nb和含Nb两种实验钢进行热轧实验,并进行固溶处理,获得热轧状态和固溶处理状态下的合金,分析比较固溶处理对实验钢力学性能和显微组织的影响。发现经过固溶处理后,两实验钢的抗拉强度和屈服强度均降低,而塑性升高。 (3)随固溶处理温度的升高,不含Nb与含Nb实验钢的屈服强度和抗拉强度均降低。当固溶温度达到较高的1200℃时,含Nb实验钢塑性继续增加,而不含Nb实验钢由于组织粗化塑性略有降低。这主要是由于Nb使钢组织中的退火孪晶的数量和尺寸继续增加。经计算,Si元素可以降低合金的层错能,Nb元素的加入可以提高合金的层错能。实验结果表明,不含铌实验钢变形过程中主要发生TRIP效应,而含铌实验钢变形过程中主要发生TWIP效应,并且Nb元素有细化晶粒的作用,提高实验钢的屈服强度。随着固溶处理温度的升高,两种成分实验钢的抗拉强度降低。
【学位单位】：东北大学　
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TG142.1

【引证文献】