超高强含铝中锰钢的强韧化机制及组织调控
发布时间：2021-03-24 03:04
日益增长的节能环保要求正不断推动着汽车轻量化进程,相较镁铝等轻质材料,汽车用钢面临着全流程绿色生产、高强高塑及优良成形性等多方面的挑战。以中锰钢和淬火&配分（Q&P）钢为典型代表的第三代先进高强钢（AHSS）在汽车轻量化材料中具有良好的竞争力。本论文主要从第三代AHSS的关键相——亚稳态残留奥氏体的设计出发,结合中锰钢的奥氏体逆转变退火（ART）工艺及Q&P工艺,设计并制备了具有高残留奥氏体含量的超高强含铝中锰钢,系统性探索残留奥氏体含量、形态、尺寸及周围基体相的分布与其相变诱导塑性（TRIP）效应的相互关系,实现低成本、简工序的超高强（抗拉强度>1300MPa,强塑积>35GPa·%）含铝中锰钢的组织调控及强韧化机制研究。低成本无微合金元素的“C-Si-Mn-Al”系成分设计及短工序低能耗的制备流程为汽车轻量化提供了优质的选材。采用0.3C-1.5Si-4Mn,wt.%为基本合金体系,利用梯度铝含量（1\2\4,wt.%）调控中锰系钢的临界区温度及工艺窗口,实现超高强度的基体组织设计,即“铁素体+残留奥氏体”的含铝中锰TRIP钢及“铁素体+回火马氏...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
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?■?ｄ）〇?Ｆｉｇｕｒｅ?２??－ｆ?ａ?＆?ｂ?ｉｎ?Ｆｉｇｕｒｅ?２??图２－１超级Ｄ＆Ｐ钢的高密度位错马氏体及残留奥氏体显微组织及力学性能??（ａ）马氏体及残留奥氏体的ＥＢＳＤ表征；（ｂ）马氏体中的位错胞：??（＜〇形变后破碎拉长的位错胞；（ｄ）超级钢与其他合金的性能对比??２．２淬火与配分（Ｑ＆Ｐ）工艺??２００３年，受到含Ｍｎ－Ｓｉ的ＴＲＩＰ钢（相变诱发塑性钢）Ｗ的开发和含较??高Ｓｉ的钢经空冷形成贝氏体组织（无碳化物贝氏体，含贝氏体、铁素体及富??碳奥氏体）问的启发，美国科罗拉多州矿业大学的Ｓｐｅｅｒ＾ｌ提出Ｑ＆Ｐ工艺，??如图２－２为Ｑ＆Ｐ热处理工艺曲线及组织示意图，首先将钢铁材料加热至奥??氏体化温度（ＡｕｓｔｅｎｉｔｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，以下简写为ＴＡ）等温后快速萍火冷却到??Ｍｓ？Ｍｆ温度范围内的某一马氏体萍火温度（Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，简写为??ＴＱ）保温，以得到一定比例的马氏体和奥氏体。随后在该温度等温或加热到??Ｍｓ点以上的配分温度（Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
献Ｉ１５】采用“无碳化物贝氏体配分假设”与ＣＣＥ平衡方程对比来计算成分为??Ｆｅ－０．１９Ｃ－１．５９Ｍｎ－１．６３Ｓｉ－０．０３６Ａｌ?（ｗｔ．％）的钢在两相区?８２０°Ｃ?保温?１８０ｓ?后的??Ｑ＆Ｐ处理后的残留奥氏体量，结果如图２－３，若仅仅考虑无碳化物贝氏体对??淬火后的奥氏体进行碳的配分富集是远远不足以达到Ｑ＆Ｐ结束后的实际残??留奥氏体体积分数的，从理论计算角度证明了配分过程中贝氏体（包括无碳??化物贝氏体）的形成对碳的配分存在竞争机制。??０＊２０?ｊ?＊?｜?＊?１＊１＊１??－Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ?Ｔｉｍｅ，?ｓ?▲?ＰＴ－ＷＣ?－??Ｃ?？?Ｖ：?Ａ?０＾＊２５％??１?〇－１６?－?ｓ?ｆｏｏ?Ａ?－??０５?－?Ａ?１０００?／?＼?－??ｔ?０１２?－?ｙ?＼?？－??Ｓ?Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ?Ａｓｓｕｍｉｎｇ?９?＼ｄ，??Ｃ?．?ＦｕＨＰａｒｔｉｔｋ＞ｎｌｎｇ?Ｑ?＼ｉ?－??＾?Ｆｒｏｍ?Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ?ｙ?Ｔ?＼??§?０．０８?－?〇?：?ｌｉ?＇?￣??＾?ｚ＼?■??Ｓ?０．０４－＾?－?＊?ｉ?Ｘ??Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ?Ａｓｓｕｍｍｇ?Ａ?ｗ?Ｂ?ｖ??－Ｂａｉｎｉｔｅ?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ、琴?９?▼?－??〇．〇〇?Ｉ￣ｉ￣＞￣￣ｉ￣＊￣？￣￣＊￣＞￣？￣￣ｉ—??１２０?１６０?２００?２４０?２８０??Ｑｕｅｎｃｈ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?°Ｃ??图２－３理论计算与实测残留奥氏体量对比图??其次
【参考文献】：
期刊论文
[1]Hi-B钢二次再结晶退火中异常长大Goss取向晶粒的三维形貌表征[J]. 鲍思前,刘兵兵,赵刚,徐洋,柯珊珊,胡晓,刘磊. 金属学报. 2018(06)
[2]薄规格取向硅钢二次再结晶过程中Goss织构演变的Monte Carlo模拟[J]. 马光,陈新,卢理成,信冬群,孟利,王浩,程灵,杨富尧. 材料导报. 2018(02)
[3]冷轧压下率对Hi-B钢初次及二次再结晶的影响[J]. 汤顺启,鲍思前,陈建徽,赵刚,彭联,郭金星. 金属热处理. 2016(09)
[4]高温退火气氛对薄规格中温取向硅钢二次再结晶行为的影响[J]. 刘恭涛,杨平,毛卫民. 金属学报. 2016(01)
[5]Tempering Behavior of Ductile 1700 MPa Mn-Si-Cr-C Steel Treated by Quenching and Partitioning Process Incorporating Bainite Formation[J]. Guhui Gao,Han Zhang,Xiaolu Gui,Zhunli Tan,Bingzhe Bai. Journal of Materials Science & Technology. 2015(02)
[6]低碳多相钢的组织调控与力学性能[J]. 任勇强,谢振家,尚成嘉. 北京科技大学学报. 2013(05)
[7]取向硅钢中高斯晶粒异常长大选择性行为[J]. 崔凤娥,杨平,毛卫民. 北京科技大学学报. 2010(09)
[8]自主创新发展超高强度钢[J]. 徐祖耀. 上海金属. 2009(02)
本文编号：3096933
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：190 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１超级Ｄ＆Ｐ钢的高密度位错马氏体及残留?
?■?ｄ）〇?Ｆｉｇｕｒｅ?２??－ｆ?ａ?＆?ｂ?ｉｎ?Ｆｉｇｕｒｅ?２??图２－１超级Ｄ＆Ｐ钢的高密度位错马氏体及残留奥氏体显微组织及力学性能??（ａ）马氏体及残留奥氏体的ＥＢＳＤ表征；（ｂ）马氏体中的位错胞：??（＜〇形变后破碎拉长的位错胞；（ｄ）超级钢与其他合金的性能对比??２．２淬火与配分（Ｑ＆Ｐ）工艺??２００３年，受到含Ｍｎ－Ｓｉ的ＴＲＩＰ钢（相变诱发塑性钢）Ｗ的开发和含较??高Ｓｉ的钢经空冷形成贝氏体组织（无碳化物贝氏体，含贝氏体、铁素体及富??碳奥氏体）问的启发，美国科罗拉多州矿业大学的Ｓｐｅｅｒ＾ｌ提出Ｑ＆Ｐ工艺，??如图２－２为Ｑ＆Ｐ热处理工艺曲线及组织示意图，首先将钢铁材料加热至奥??氏体化温度（ＡｕｓｔｅｎｉｔｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，以下简写为ＴＡ）等温后快速萍火冷却到??Ｍｓ？Ｍｆ温度范围内的某一马氏体萍火温度（Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，简写为??ＴＱ）保温，以得到一定比例的马氏体和奥氏体。随后在该温度等温或加热到??Ｍｓ点以上的配分温度（Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
献Ｉ１５】采用“无碳化物贝氏体配分假设”与ＣＣＥ平衡方程对比来计算成分为??Ｆｅ－０．１９Ｃ－１．５９Ｍｎ－１．６３Ｓｉ－０．０３６Ａｌ?（ｗｔ．％）的钢在两相区?８２０°Ｃ?保温?１８０ｓ?后的??Ｑ＆Ｐ处理后的残留奥氏体量，结果如图２－３，若仅仅考虑无碳化物贝氏体对??淬火后的奥氏体进行碳的配分富集是远远不足以达到Ｑ＆Ｐ结束后的实际残??留奥氏体体积分数的，从理论计算角度证明了配分过程中贝氏体（包括无碳??化物贝氏体）的形成对碳的配分存在竞争机制。??０＊２０?ｊ?＊?｜?＊?１＊１＊１??－Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ?Ｔｉｍｅ，?ｓ?▲?ＰＴ－ＷＣ?－??Ｃ?？?Ｖ：?Ａ?０＾＊２５％??１?〇－１６?－?ｓ?ｆｏｏ?Ａ?－??０５?－?Ａ?１０００?／?＼?－??ｔ?０１２?－?ｙ?＼?？－??Ｓ?Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ?Ａｓｓｕｍｉｎｇ?９?＼ｄ，??Ｃ?．?ＦｕＨＰａｒｔｉｔｋ＞ｎｌｎｇ?Ｑ?＼ｉ?－??＾?Ｆｒｏｍ?Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ?ｙ?Ｔ?＼??§?０．０８?－?〇?：?ｌｉ?＇?￣??＾?ｚ＼?■??Ｓ?０．０４－＾?－?＊?ｉ?Ｘ??Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ?Ａｓｓｕｍｍｇ?Ａ?ｗ?Ｂ?ｖ??－Ｂａｉｎｉｔｅ?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ、琴?９?▼?－??〇．〇〇?Ｉ￣ｉ￣＞￣￣ｉ￣＊￣？￣￣＊￣＞￣？￣￣ｉ—??１２０?１６０?２００?２４０?２８０??Ｑｕｅｎｃｈ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?°Ｃ??图２－３理论计算与实测残留奥氏体量对比图??其次
【参考文献】：
期刊论文
[1]Hi-B钢二次再结晶退火中异常长大Goss取向晶粒的三维形貌表征[J]. 鲍思前,刘兵兵,赵刚,徐洋,柯珊珊,胡晓,刘磊. 金属学报. 2018(06)
[2]薄规格取向硅钢二次再结晶过程中Goss织构演变的Monte Carlo模拟[J]. 马光,陈新,卢理成,信冬群,孟利,王浩,程灵,杨富尧. 材料导报. 2018(02)
[3]冷轧压下率对Hi-B钢初次及二次再结晶的影响[J]. 汤顺启,鲍思前,陈建徽,赵刚,彭联,郭金星. 金属热处理. 2016(09)
[4]高温退火气氛对薄规格中温取向硅钢二次再结晶行为的影响[J]. 刘恭涛,杨平,毛卫民. 金属学报. 2016(01)
[5]Tempering Behavior of Ductile 1700 MPa Mn-Si-Cr-C Steel Treated by Quenching and Partitioning Process Incorporating Bainite Formation[J]. Guhui Gao,Han Zhang,Xiaolu Gui,Zhunli Tan,Bingzhe Bai. Journal of Materials Science & Technology. 2015(02)
[6]低碳多相钢的组织调控与力学性能[J]. 任勇强,谢振家,尚成嘉. 北京科技大学学报. 2013(05)
[7]取向硅钢中高斯晶粒异常长大选择性行为[J]. 崔凤娥,杨平,毛卫民. 北京科技大学学报. 2010(09)
[8]自主创新发展超高强度钢[J]. 徐祖耀. 上海金属. 2009(02)
本文编号：3096933
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