汽车用Fe-Mn-Al系轻质高强钢制备工艺及变形机理研究

发布时间：2018-04-21 17:47

  本文选题：Fe-Mn-Al钢 + 轻质高强　； 参考：《北京科技大学》2015年博士论文

【摘要】：随着全球能源危机的加剧与日益严重的环境污染问题,汽车行业正在逐步推进汽车轻量化设计的发展模式。作为一种新型高强钢,Fe-Mn-Al钢在保证其优异的力学性能的同时,其低密度、耐腐蚀的特征被视作未来汽车用钢发展方向。因此,本文基于汽车轻量化的设计原理及其性能要求,从成分设计、热轧成形、冷轧成形、热处理及室温拉伸变形等角度研究Fe-Mn-Al系轻质高强钢的制备工艺及变形机理。 设计成分体系Fe-27Mn-11.5Al-0.95C-0.59Si为稳定的奥氏体基体+δ-铁素体的两相组织,密度为6.55g/cm3,与纯铁相比密度下降16.6%。利用Glebble-1500热模拟试验机在900～1150℃、0.01～10s-1条件下研究实验用钢的动态再结晶行为,变形初期的铁素体动态再结晶造成真应力-应变曲线的类屈服效应,后期以奥氏体再结晶为主体,曲线为典型再结晶型。利用双曲正弦函数模型建立了实验用钢的热变形方程,计算其热变形激活能为290.204kJ/mol;采用z参数方程描述两相组织的动态再结晶行为。铁素体组织形貌对应变速率敏感,高应变速率下为带状组织,低应变速率下为岛状组织;铁素体再结晶与奥氏体晶粒长大促使了带状铁素体向岛状转变。 研究固溶处理工艺对热轧钢板组织性能的影响规律。结果表明：热轧卷取温度通过控制晶界碳化物析出影响Fe-Mn-Al钢板的强韧性；固溶处理促进奥氏体晶粒长大与带状δ-铁素体破碎分离,降低钢板强度而提高其塑性,但过高的固溶温度或固溶时间造成铁素体组织粗大,质量分数增大,钢板强韧性下降;1050℃下固溶1h后钢板变现出良好的强韧性组合,强塑积达到46.48GPa-%。 研究850～1050℃范围内退火温度对冷轧Fe-Mn-Al钢组织性能及断裂行为的影响。低温退火过程中的奥氏体共析转变造成实验用钢较高的K碳化物含量与极差的塑性,1000℃退火后抗拉强度为1003MPa,断后伸长率为41.3%,强塑积为41.4GPa.%。利用Hollomon方程解释冷轧Fe-Mn-Al的多阶段加工硬化行为,分析退火温度与其力学性能的关系。修正后的Hollomon方程对拉伸真实应力-应变曲线拟合,平均可决系数从0.9468提高到0.9995。 利用原位拉伸试验与不同应变下的透射电子显微镜(TEM)观察,研究Fe-Mn-Al系轻质高强钢室温变形过程中的微观组织转变。变形初期奥氏体中形成少量的滑移带,并随位移量的增大而增多,出现滑移带交割；6-铁素体中有序相的存在将提高其硬度而降低其变形能力,导致变形后期裂纹萌生扩展。考虑到两相组织成分差异,计算奥氏体层错能为～80mJ/m2；室温变形过程中奥氏体先后经历位错束集、泰勒晶格、高密度位错墙、畴界以及在高应变状态下的微带交割,表现为明显的平面滑移特征；微带的交割形成奥氏体晶粒细分,促使其稳定的加工硬化率和连续的加工硬化行为。
[Abstract]:With the aggravation of the global energy crisis and the increasingly serious environmental pollution, the automobile industry is gradually promoting the development model of automotive lightweight design. As a new type of high strength steel, Fe-Mn-Al steel has the characteristics of low density and corrosion resistance while ensuring its excellent mechanical properties. It is regarded as the developing direction of automobile steel in the future. Therefore, based on the design principle and performance requirements of automobile lightweight, the preparation process and deformation mechanism of Fe-Mn-Al series lightweight high strength steel are studied from the aspects of composition design, hot rolling forming, cold rolling forming, heat treatment and room temperature tensile deformation. The designed composition system Fe-27Mn-11.5Al-0.95C-0.59Si is a stable two-phase structure of austenitic matrix 未 -ferrite with a density of 6.55 g / cm ~ 3, which decreases 16.6g / cm ~ (-3) compared with pure iron. The dynamic recrystallization behavior of experimental steel was studied by Glebble-1500 thermal simulation machine under the condition of 900,1150 鈩，

本文编号：1783474