不同起始组织TRIP钢的相变行为、显微组织及力学性能

发布时间：2020-04-10 15:21

【摘要】：本文通过对实验钢进行两种预处理,获得了马氏体和珠光体两种不同起始组织,然后对两种起始组织状态的试样进行了双相区退火及随后的等温淬火处理。利用DIL热膨胀仪及Gleeble 3500热模拟试验机,对两种起始状态试样在升温加热、双相区保温及等温淬火过程中的相变行为进行了研究;利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪以及MST拉伸试验机等手段,对两种试样在双相区不同温度、不同时间保温后等温淬火的显微组织和拉伸性能进行了研究。结果表明,升温加热过程中,珠光体态试样的膨胀曲线只是在双相区出现奥氏体相变的一个偏折;而马氏体态试样除了出现奥氏体相变的偏折外,在此之前还出现加热过程中碳化物析出的偏折。珠光体态试样的Ac_1、Ac_3点均比马氏体态试样的高,并且两种试样的Ac_1、Ac_3点及马氏体态试样的T_(θ1)、T_(θ2)均随升温速率的增加而升高。在双相区780℃保温过程中,马氏体态试样的奥氏体形成速率比珠光体态试样的快;随双相区保温时间的增加,马氏体态试样的Ms点几乎保持不变,而珠光体态试样的Ms点则先升高后降低,且当保温时间达到1h时,两种起始状态试样的Ms点大致相同。在双相区780℃保温、随后在320℃进行等温淬火时,马氏体态试样的贝氏体转变速率相对较低,且不随双相区保温时间而变化。而珠光体态试样在780℃保温10 min时的贝氏体转变速率较快;随双相区保温时间的增加,贝氏体转变速率变缓,且当保温时间为1h时,其贝氏体的转变速率与马氏体态试样的贝氏体转变速率大致相同。加热至双相区不同温度、保温不同时间、然后进行等温淬火后,两种起始状态试样的显微组织均由铁素体、贝氏体、残余奥氏体及马氏体组成。马氏体态试样中的铁素体与贝氏体+残余奥氏体+马氏体的混合物呈条状相间分布,而珠光体态试样中除存在与马氏体态试样中类似的条状相间分布的组织外,还含有大块状铁素体。两种起始状态试样中条状相间组成物的尺寸均随双相区等温温度的升高或等温时间的延长而增加,而残余奥氏体含量均随之先增加后减少。在双相区780℃保温时,随着保温时间的延长,两种起始状态试样的屈服强度和抗拉强度都是先升高后降低,而延伸率则表现为不同的变化规律:对于马氏体态试样来说,延伸率持续增加;对于珠光体态试样来说,延伸率先降低后增加。在双相区温度780℃、各不同保温时间情况下,马氏体态试样的屈服强度、抗拉强度、延伸率以及强塑积均比珠光体态试样的高。在双相区各不同温度、等温相同时间1h时,随着双相区温度的升高,马氏体态试样的屈服强度和抗拉强度均升高,延伸率降低;而珠光体态试样的抗拉强度虽升高,但其屈服强度和延伸率却先降低后升高。在双相区各不同温度下保温,两种状态试样的屈服强度和抗拉强度相差不多,但马氏体态试样的延伸率及强塑积均高于珠光体态试样的延伸率及强塑积。综上所述,马氏体起始状态试样具有更优异的综合力学性能。
【图文】：

高强钢,抗拉强度,延伸率,TRIP钢

图 1-1 各类高强钢的抗拉强度和总延伸率的比较[9,10]图1-1总结了各种高强钢的抗拉强度以及延伸率的关系。可以看出，TRIP钢在具有较高强度的同时，延伸率又不会太低，在各种高强钢中发展前景最大，成为先进高强度汽车用钢中最典型的代表。在有外力作用时，其会发生相变诱发塑性（TRIP）效应：其中所含的残余奥氏体（Ra）在力的作用下转变成为马氏体（M），所以钢的强度以及塑性均会在很大程度上增加。正因如此，TRIP钢就具有了较好的屈服强度和延伸率，还有优异的冲压成型能力，获得了良好的综合力学性能，也变成了现

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了一定的化学成分，并且设计了适合的工艺路线，，使其 TRIP 效应得到最大的发挥体作用原理与其中的残余奥氏体有关。由于钢中含有一定的能稳定奥氏体的元素经过两相区退火以及之后的贝氏体等温淬火处理，进行了两次富碳，从而在冷室温的过程中就会有一部分较为稳定的奥氏体保留下来，称为残余奥氏体。当外力而发生变形时，钢中的残余奥氏体就会发生马氏体相变，这种相变大大提钢的强度及塑性，所以称作“相变诱发塑性效应”，简称“TRIP 效应”[22,23]。以拉伸试验为例，对残余奥氏体的 TRIP 效应进行说明，如图 1-2 所示[24]：（1）在拉伸试验过程中，在变形最大的位置最早发生奥氏体向马氏体的转变而局部的强度就得到增加，很难再发生变形，这就造成变形向其他未发生相变位转移，因此颈缩的出现就会被推迟；（2）在拉伸变形时，奥氏体发生相变而转变成马氏体，这使局部应力集中得弛，延缓了裂纹的出现；（3）残余奥氏体和外加的应力是共格的关系，高能界面不利于裂纹的扩展，宏观上来看就表现为伸长率的提高，尤其是均匀伸长率的提高。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1

【参考文献】