高锰TRIP钢的组织控制与力学行为研究

发布时间：2019-11-05 20:57

【摘要】：本文利用不同成分的高锰钢(4.0wt.%-8.0wt.% Mn),通过Gleeble热模拟实验和退火实验研究了高锰钢在马氏体温变形和后续两相区退火过程中的组织演变规律及相关机制,制备了显微组织由超细铁素体基体和马奥岛(马氏体+残余奥氏体)组成的高锰TRIP钢,结合扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)和宏观拉伸等分析手段研究了高锰TRIP钢制备过程中的组织演变与室温宏观力学性能问的关系,探讨了工艺参数和合金元素的影响作用,采用同步辐射高能x射线(HEXRD)原位拉伸实验分析了高锰TRIP钢塑性变形过程中各相间的微观应力应变配分行为。结果表明：高锰TRIP钢经奥氏体化后空冷即可得到马氏体组织,温变形首先促进马氏体分解成铁素体基体和渗碳体粒子,随后促进铁素体动态再结晶的发生、奥氏体逆相变的进行和渗碳体粒子的溶解。在两相区退火时,铁素体通过再结晶完成等轴化,奥氏体持续形成的同时渗碳体粒子逐渐溶解。通过马氏体温变形加两相区退火工艺,可以在较小的应变量和较短的退火时间条件下获得由亚微米尺度的铁素体基体、马氏体和残余奥氏体组成的复相组织,其综合力学性能(强塑积)与相似成分的利用冷轧后长时间两相区退火工艺得到的高锰TRIP钢相当。高锰TRIP钢的屈服强度随着温变形应变量的增加而增加,随退火时间的增加而降低。随着温变形应变量的增加或退火时间的增加,残余奥氏体稳定性下降,高锰TRIP钢的抗拉强度提高的同时延伸率有所降低。提高马氏体温变形时的变形温度或降低应变速率以及提高退火温度,均有利于提高最终复相组织的均匀性并提高其中的残余奥氏体含量,改善高锰TRIP钢的加工硬化能力,获得更好的强度-塑性配合。在马氏体温变形过程中,Mn含量的提高增加了形变激活能,C含量的提高则降低了形变激活能,而Si含量或Al含量的增加对形变激活能影响不大。c含量的提高促进了马氏体的分解,而Mn含量、Si含量或Al含量的增加则推迟了马氏体的分解。C含量的增加促进了铁素体的动态再结晶,而Mn含量或Si含量的增加则阻碍了铁素体的动态再结晶。与此同时,Mn含量的增加促进了奥氏体的逆转变过程,而C含量、Si含量或Al含量的增加则推迟了奥氏体的逆转变。增加Mn含量可使最终复相组织中残余奥氏体的含量提高而其稳定性有所降低,导致高锰TRIP钢的强度明显提高的同时延伸率有所降低。提高C含量或Si含量可使最终复相组织中残余奥氏体的含量提高且其稳定性有所提高,导致高锰TRIP钢的强度和延伸率均有所提高。提高A1含量在使最终复相组织中残余奥氏体的含量提高的同时明显提高了其稳定性,导致高锰TRIP钢的加工硬化能力不足,抗拉强度有所降低但其均匀延伸率和总延伸率有所增大。通过基于同步辐射的原位HEXRD实验研究了两种工艺条件下的高锰TRIP钢在变形过程中各组成相之间的微观应力/应变的配分行为以及残余奥氏体的转变动力学对材料加工硬化能力的影响,并基于Gladman型混合定则初步建立了高锰TRIP钢的应力-应变关系本构方程。
【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

【参考文献】