热轧微合金化TRIP钢组织控制与力学性能研究

发布时间：2019-02-24 09:30

【摘要】：本研究利用Gleeble-1500热模拟试验机进行单轴压缩实验,通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、XRD、电解耦合等离子体发射光谱仪、室温拉伸及原位高能X射线等分析测试手段,研究了具有不同微合金元素添加状态(不添加/单独添加Nb/复合添加Nb+Ti或V+Ti)的TRIP钢在不同类型的热加工工艺过程中的组织演变,分析了微合金元素和复相组织状态对热轧微合金化TRIP冈力学行为的影响作用,并利用中试试验轧机对微合金化热轧TRIP钢进行了试制。研究结果表明：由于TRIP钢的C含量较高,经过1250-C保温5min的奥氏体化处理后添加的微合金元素不能完全固溶到奥氏体中,组织中存在一定量的未溶粒子。单独添加Nb时,其固溶量可达总添加量的约70%；复合添加Nb+Ti或V+Ti时,Ti的固溶量很低,并且导致Nb的固溶量降低,但对V的固溶量无明显影响。通过固溶Nb在热加工过程中的析出可以实现奥氏体的未再结晶区变形。在基于控制冷却的热轧TRIP工艺条件下,相比于再结晶奥氏体状态,形变奥氏体状态下较高的形核位置密度促进了铁素体的转变和晶粒细化,最终多相组织中铁素体晶粒及贝氏体团尺寸较小、贝氏体束位向多样、Nb的析出量也较多,材料的抗拉强度和延伸率有所提高。在基于动态相变的热轧TRIP工艺条件下,奥氏体状态对于热加工过程中组织演变的影响作用被弱化,微合金元素析出量差别也较小,工艺稳定性得到提高。与基于控制冷却的热轧TRIP钢相比,基于动态相变的热轧TRIP冈中铁素体晶粒显著细化,贝氏体团尺寸更小且分布更为弥散,残余奥氏体稳定性提高,具有更好的强度-塑性配合。在热轧TRIP钢中添加Nb可以明显提高组织中残余奥氏体的稳定性。方面,残余奥氏体中固溶的Nb提高了奥氏体的层错能,降低了奥氏体中剪切带形成的速度,阻碍了形变诱导马氏体相变的发生。另一方面,由于Nb对铁素体转变的抑制作用,残余奥氏体大多以稳定性较高的条带状存在于贝氏铁素体板条间。稳定性较高的残余奥氏体在变形过程中不易发生形变诱导转变,有利于提高材料的加工硬化能力,实现更好的强度-塑性配合。与单独添加Nb相比,复合添加Nb、Ti导致奥氏体化后Nb的固溶量有所降低,与Nb钢相比,在复相组织状态接近的情况下,Nb-Ti钢的抗拉强度较高而延伸率有所降低。与Nb相比,V对奥氏体晶粒的细化效果明显减弱,对奥氏体向铁素体转变过程的影响及对铁素体晶粒的细化作用都不明显,对残余奥氏体的稳定性也没有明显影响。添加V的主要作用是通过其较强烈的析出强化效果,提高材料的屈服强度。采用两辊可逆式试验轧机进行了基于动态相变的热轧微合金化TRIP钢工艺的轧制实验,在相对简易的冷却控制、模拟卷取条件下,制备出的Nb钢的抗拉强度超过800MPa、总延伸率可达40%,强塑积超过30GPa%；V-Ti钢的抗拉强度接近900MPa、总延伸率可达30%,强塑积超过27GPa%。这说明基于动态相变的热轧微合金化TRIP钢工艺在实际生产中是可行的,通过调整微合金元素含量、优化工艺参数等条件,可以制备出具有良好综合力学性能的热轧微合金化TRIP钢。
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【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG335.11

【参考文献】