汽车用Fe-Mn-Al系高强轻质钢的显微组织和力学性能研究

发布时间：2017-05-02 18:00

  本文关键词：汽车用Fe-Mn-Al系高强轻质钢的显微组织和力学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题通过熔炼、铸锭、热轧、酸洗、冷轧以及退火等工艺流程,在制备四种具有不同Al含量的Fe-19Mn-(3.5,6,8,11)Al-0.3Si-0.8C高强轻质钢的基础上成功地开发出了抗拉强度大于800 MPa,延伸率大于30%,减重大于5%的热轧和冷轧高强轻质钢。通过室温拉伸、XRD、金相检测、TEM和断口扫描等实验手段,对钢的显微组织、力学性能、变形方式、应变硬化行为以及断裂行为进行分析,得到的结果如下:对于热轧后的3.5Al、6Al、8Al和11Al钢,随着Al含量增多,铁素体含量增多,奥氏体晶粒尺寸减小,屈服强度和抗拉强度增加,断后延伸率和应变硬化能力降低。经冷轧和850℃退火后的钢呈现相似规律。经热轧或退火后3.5Al钢和退火后的6Al钢的组织全部为奥氏体,其余各钢均为奥氏体和铁素体双相组织,但850℃退火后的11Al钢中还出现了Fe2Mn Al析出物。除了热轧11Al钢为韧性和准解理混合型断裂外,其余各钢的断裂形式均为韧性断裂,部分韧窝内含有Al N夹杂。与水冷相比,热轧后炉冷可使奥氏体晶粒尺寸长大,而铁素体仍为条带状,其屈服强度和抗拉强度有所增加,断后延伸率和应变硬化指数减小。热轧3.5Al、6Al、8Al和11Al钢呈现出三个阶段的应变硬化特性,在变形初始阶段,四种钢都具有较高的初始应变硬化,且初始应变硬化率随着Al含量的增加而增加。随着应变量的增加,应变硬化率进入稳态缓慢下降的第二阶段,连续应变硬化效果随着Al含量的增加而变差。在第三阶段,应变硬化率快速下降,试件出现颈缩,直到断裂。经过计算,层错能随着Al含量的增加而增加。3.5Al、6Al、8Al和11Al钢的层错能分别为42、53、64和79 m J/m2。3.5Al钢和6Al钢主要变形方式为位错滑移和TWIP效应,8Al钢和11Al钢的主要变形方式为位错滑移。8Al钢经850、820、790和760℃退火后的组织均为奥氏体和铁素体双相组织,随着退火温度降低,奥氏体晶粒减小,铁素体含量增多,屈服强度和抗拉强度升高,断后延伸率和应变硬化能力降低。其断裂形式均为韧性断裂,部分韧窝内含有Al N夹杂。
【关键词】：轻质钢 显微组织 力学性能 变形方式 断裂行为
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 绪论10-25
• 1.1 引言10
• 1.2 汽车用钢的发展10-13
• 1.3 高强韧轻质钢的研究现状13-22
• 1.3.1 Fe-Mn-Al-C系高锰钢13-20
• 1.3.2 Fe-Mn-Al系中锰钢20-21
• 1.3.3 Fe-Al钢21-22
• 1.4 合金元素的作用22-23
• 1.5 本课题的研究目的、内容及意义23-25
• 2. 实验过程及研究方法25-32
• 2.1 实验工艺流程25
• 2.2 实验钢的化学成分25-26
• 2.3 实验钢的密度计算26-27
• 2.4 热轧工艺27-28
• 2.5 冷轧工艺28-29
• 2.6 退火工艺29-30
• 2.7 研究方法及设备30-32
• 2.7.1 室温拉伸实验30
• 2.7.2 金相显微组织分析30
• 2.7.3 透射电镜分析30-31
• 2.7.4 扫描电镜分析31
• 2.7.5 XRD检测31-32
• 3. 热轧轻质钢的组织性能研究32-50
• 3.1 热轧后冷却方式对实验钢组织性能的影响32-38
• 3.1.1 力学性能32-34
• 3.1.2 不同冷却方式下钢的组织特点34-38
• 3.2 应变硬化行为分析38-40
• 3.3 不同Al含量热轧钢的变形方式40-47
• 3.3.1 层错能计算40-43
• 3.3.2 变形方式分析43-47
• 3.4 不同Al含量热轧钢的断口形貌47-48
• 3.5 本章小结48-50
• 4. 退火后冷轧轻质钢的组织性能研究50-61
• 4.1 退火温度对冷轧轻质钢组织性能的影响50-54
• 4.1.1 退火温度对冷轧轻质钢力学性能的影响50-51
• 4.1.2 退火温度对冷轧轻质钢组织结构的影响51-53
• 4.1.3 退火温度对冷轧轻质钢断裂行为的影响53-54
• 4.2 不同Al含量轻质钢退火后的组织性能54-60
• 4.2.1 力学性能55-56
• 4.2.2 组织结构56-58
• 4.2.3 断裂行为58-60
• 4.3 本章小结60-61
• 5. 结论61-62
• 参考文献62-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69
• 作者简介69-70

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本文编号：341392