中C低Mn超细贝氏体钢组织演变及其动态变形行为研究
发布时间：2021-07-20 18:47
超细贝氏体钢因具备优异的强塑性匹配而成为研究热点,但相变时间制约了其产业化进程。基于此,本文采用位移生长机制研究不同热处理工艺下中C低Mn超细贝氏体钢相变动力学,阐述奥氏体化温度以及初生马氏体对超细贝氏体相变加速机理;利用SEM、EBSD、TEM、拉伸试验机、冲击试验机等技术手段研究不同热处理工艺对微观组织与性能的影响规律,寻求一种相变时间与性能匹配最佳的超细贝氏体钢;结合动态变形试验,讨论应变速率与组织性能变化之间映射关系,得到主要结论如下:（1）随着奥氏体化温度的降低,超细贝氏体相变激活能减少,原始奥氏体晶界密度增加使贝氏体形核位置及形核率增加,孕育期缩短,超细贝氏体相变完成时间缩短。（2）双级等温转变工艺形成的初生马氏体,增加奥氏体内部畸变能,降低超细贝氏体相变的激活能,显著缩短超细贝氏体转变孕育期;形核位置增加,提高形核速率,加速超细贝氏体相变。超细贝氏体直接等温转变工艺孕育期约600 s并且在约2000 s时完成贝氏体相变;当引入初生马氏体后,相变无孕育期,且相变完成时间缩短至1000 s左右。（3）初生马氏体的形成细化了贝氏体板条厚度,Si元素抑制马氏体内渗碳体形成,碳原子...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
典型汽车安全类结构部件[7]
第一章绪论3图1.2超细贝氏体TEM组织形貌[13]但C含量过高导致钢材焊接性能差，影响其工业应用，并且C含量的降低可以增加贝氏体转变总量[15]。Mn对超细贝氏体钢的强度有很大的贡献，并可以得到更优良的硬度和耐磨性。对相变的影响在于产生强的化学稳定性，阻碍过冷奥氏体的分解，使奥氏体的相变产生海湾平台，使钢的淬透性提高，获得小尺寸的板条贝氏体。Cr对降低贝氏体转变起始温度效果显著，对降低马氏体的转变点也起到一定效果。Cr、Mo元素的可以增大贝氏体的相变区域[16,17]。2009年，Caballero[18]等人将含碳量降低到0.3%，以Mn代替Ni，设计了含Cr和Mo的贝氏体钢，制备了屈服强度约为1200MPa、抗拉强度约为1600MPa的超细贝氏体钢；较低的C含量使得Ms点温度升高，贝氏体相变的最小转变温度增大，因此导致较粗的贝氏体微观结构并且失去低温贝氏体的高强度。近些年超细贝氏体钢成分设计由低碳向中低碳方向发展，Yoozbashi[19]通过降低Co和C含量以及改变Mn和Cr含量来降低合金成本，成功制备了抗拉强度高达2.3GPa的超细贝氏体钢。Yang[20]以Al代Co并添加少量W控制钢的回火脆性。Yang和Bhadeshia[21]通过降低C和提高Ni来控制贝氏体钢的Ms和Bs温度，发现Ni含量的增加可以抑制马氏体相变。Soliman[22]等人研究了不同C、Mn含量变化对贝氏体转变的影响，认为Mn含量的降低使T0曲线向右移动，同时残余奥氏体的稳定性降低，提高贝氏体相变量和相变速度。Huang[23]用神经网络模型计算了不同Si、Mn、Al、Co、Cr和Mo含量对钢的TTT曲线的影响。结果表明，降低Mn含量比提高Co含量更有利于促进超细贝氏体转变。综上所述，合理的成分设计可以加速超细贝氏体转变，降低C含量可以提高成型及焊接性能，但不宜过低。通过Soliman等人的研究发现，C含量在
第一章绪论41.4超细贝氏体加速相变规律研究现状超细贝氏体低温等温转变时间较长，缩短其制备周期是材料研究学者关注的热点问题。国内外学者对于预变形[24-33]、马氏体预相变[34-36]和原始奥氏体晶粒大小[36-40]等工艺对加速超细贝氏体转变进行了大量的研究。1.4.1奥氏体化温度对加速超细贝氏体相变的影响在不同的奥氏体化温度下进行热处理后，可获得具有不同晶粒尺寸的母相奥氏体，奥氏体尺寸对贝氏体转变有一定影响。Godct、Rccs和Bhadeshia以及Garcia-Mateo等人[41-44]经过实验发现，奥氏体晶粒尺寸越小，各晶粒的晶界总面积越大，而晶界处是晶粒形核的有利位置，即贝氏体形核位置越多。从图1.3可以看出，当奥氏体组织足够细时，贝氏体相变速率相对增大。图1.3中空心方块、空心圆、实心圆分别代表200℃、250℃、300℃等温温度。但吴开明、徐光[24,38,39]课题组却研究表明粗大的奥氏体晶粒尺寸能加速超细贝氏体相变，较少的形核位点是对贝氏体的生长有帮助的，经过多步等温处理后贝氏体钢的块状组织基本消失，被大量的超细尺度的贝氏体板条和薄膜状残余奥氏体取而代之，这种超细组织有利于优化材料的性能。图1.3不同奥氏体化温度处理后的等温转变曲线[39]（a）1000℃保温15min（b）900℃保温15min刘庆锁等人[45]主要是利用动力学曲线、TEM等分析在不同奥氏体化温度处理后再经过等温转变后的室温组织微观形貌。这种组织形态的主要区别在于：当奥氏体化温度较低时，贝氏体板条端部边界不均匀，板条之间存在不连续性；反之，在奥氏体化温度较高时，贝氏体板条对应边界表现为较为平齐的状态（图1.4）。图1.4不同奥氏体化后等温转变的贝氏体TEM形貌[40]（a）880℃（b）1000℃
【参考文献】：
期刊论文
[1]热成型技术的应用现状和发展趋势[J]. 薛戬. 汽车工艺与材料. 2018(11)
[2]直接撞击式大变形霍普金森压杆实验技术[J]. 陈浩,郭鑫,宋力. 宁波大学学报(理工版). 2018(04)
[3]汽车钢近年来的发展、问题、处理和展望[J]. 姜沪,李麟,何燕霖,史文,张梅. 上海金属. 2017(06)
[4]冲击加载下42CrMo钢的动态力学性能及其本构关系[J]. 李定远,朱志武,卢也森. 高压物理学报. 2017(06)
[5]Effects of ausforming strain on bainite transformation in nanostructured bainite steel[J]. Hong-liang Fan,Ai-min Zhao,Qing-chun Li,Hui Guo,Jian-guo He. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(03)
[6]等温温度对超细贝氏体钢组织演变规律的影响[J]. 武会宾,巨彪,车英建. 工程科学学报. 2016(12)
[7]高锰TRIP钢高速拉伸时的马氏体转变行为分析[J]. 王丽娜,杨平,毛卫民. 金属学报. 2016(09)
[8]高应变速率条件下1200MPa级冷轧双相钢塑性变形微观机理的研究[J]. 蔡恒君,胡靖帆,宋仁伯,王林炜杰,于三川,代启锋. 机械工程学报. 2016(12)
[9]车身热成型件开发应用[J]. 涂明安,胡松. 上海汽车. 2016(03)
[10]Q&P工艺对60Mn2SiCr钢中超级贝氏体组织转变的影响[J]. 郭明阳,吴化,修文翠,韩英,李欣红,刘云旭. 材料热处理学报. 2015(12)
博士论文
[1]超细贝氏体组织演变及相变加速技术研究[D]. 何建国.北京科技大学 2016
[2]先进高强塑性Q-P-T钢增塑机制及其动态力学性能[D]. 王颖.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]中碳富Si-Al合金钢的低温贝氏体转变行为及组织和力学性能[D]. 王安.燕山大学 2012
本文编号：3293379
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
典型汽车安全类结构部件[7]
第一章绪论3图1.2超细贝氏体TEM组织形貌[13]但C含量过高导致钢材焊接性能差，影响其工业应用，并且C含量的降低可以增加贝氏体转变总量[15]。Mn对超细贝氏体钢的强度有很大的贡献，并可以得到更优良的硬度和耐磨性。对相变的影响在于产生强的化学稳定性，阻碍过冷奥氏体的分解，使奥氏体的相变产生海湾平台，使钢的淬透性提高，获得小尺寸的板条贝氏体。Cr对降低贝氏体转变起始温度效果显著，对降低马氏体的转变点也起到一定效果。Cr、Mo元素的可以增大贝氏体的相变区域[16,17]。2009年，Caballero[18]等人将含碳量降低到0.3%，以Mn代替Ni，设计了含Cr和Mo的贝氏体钢，制备了屈服强度约为1200MPa、抗拉强度约为1600MPa的超细贝氏体钢；较低的C含量使得Ms点温度升高，贝氏体相变的最小转变温度增大，因此导致较粗的贝氏体微观结构并且失去低温贝氏体的高强度。近些年超细贝氏体钢成分设计由低碳向中低碳方向发展，Yoozbashi[19]通过降低Co和C含量以及改变Mn和Cr含量来降低合金成本，成功制备了抗拉强度高达2.3GPa的超细贝氏体钢。Yang[20]以Al代Co并添加少量W控制钢的回火脆性。Yang和Bhadeshia[21]通过降低C和提高Ni来控制贝氏体钢的Ms和Bs温度，发现Ni含量的增加可以抑制马氏体相变。Soliman[22]等人研究了不同C、Mn含量变化对贝氏体转变的影响，认为Mn含量的降低使T0曲线向右移动，同时残余奥氏体的稳定性降低，提高贝氏体相变量和相变速度。Huang[23]用神经网络模型计算了不同Si、Mn、Al、Co、Cr和Mo含量对钢的TTT曲线的影响。结果表明，降低Mn含量比提高Co含量更有利于促进超细贝氏体转变。综上所述，合理的成分设计可以加速超细贝氏体转变，降低C含量可以提高成型及焊接性能，但不宜过低。通过Soliman等人的研究发现，C含量在
第一章绪论41.4超细贝氏体加速相变规律研究现状超细贝氏体低温等温转变时间较长，缩短其制备周期是材料研究学者关注的热点问题。国内外学者对于预变形[24-33]、马氏体预相变[34-36]和原始奥氏体晶粒大小[36-40]等工艺对加速超细贝氏体转变进行了大量的研究。1.4.1奥氏体化温度对加速超细贝氏体相变的影响在不同的奥氏体化温度下进行热处理后，可获得具有不同晶粒尺寸的母相奥氏体，奥氏体尺寸对贝氏体转变有一定影响。Godct、Rccs和Bhadeshia以及Garcia-Mateo等人[41-44]经过实验发现，奥氏体晶粒尺寸越小，各晶粒的晶界总面积越大，而晶界处是晶粒形核的有利位置，即贝氏体形核位置越多。从图1.3可以看出，当奥氏体组织足够细时，贝氏体相变速率相对增大。图1.3中空心方块、空心圆、实心圆分别代表200℃、250℃、300℃等温温度。但吴开明、徐光[24,38,39]课题组却研究表明粗大的奥氏体晶粒尺寸能加速超细贝氏体相变，较少的形核位点是对贝氏体的生长有帮助的，经过多步等温处理后贝氏体钢的块状组织基本消失，被大量的超细尺度的贝氏体板条和薄膜状残余奥氏体取而代之，这种超细组织有利于优化材料的性能。图1.3不同奥氏体化温度处理后的等温转变曲线[39]（a）1000℃保温15min（b）900℃保温15min刘庆锁等人[45]主要是利用动力学曲线、TEM等分析在不同奥氏体化温度处理后再经过等温转变后的室温组织微观形貌。这种组织形态的主要区别在于：当奥氏体化温度较低时，贝氏体板条端部边界不均匀，板条之间存在不连续性；反之，在奥氏体化温度较高时，贝氏体板条对应边界表现为较为平齐的状态（图1.4）。图1.4不同奥氏体化后等温转变的贝氏体TEM形貌[40]（a）880℃（b）1000℃
【参考文献】：
期刊论文
[1]热成型技术的应用现状和发展趋势[J]. 薛戬. 汽车工艺与材料. 2018(11)
[2]直接撞击式大变形霍普金森压杆实验技术[J]. 陈浩,郭鑫,宋力. 宁波大学学报(理工版). 2018(04)
[3]汽车钢近年来的发展、问题、处理和展望[J]. 姜沪,李麟,何燕霖,史文,张梅. 上海金属. 2017(06)
[4]冲击加载下42CrMo钢的动态力学性能及其本构关系[J]. 李定远,朱志武,卢也森. 高压物理学报. 2017(06)
[5]Effects of ausforming strain on bainite transformation in nanostructured bainite steel[J]. Hong-liang Fan,Ai-min Zhao,Qing-chun Li,Hui Guo,Jian-guo He. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(03)
[6]等温温度对超细贝氏体钢组织演变规律的影响[J]. 武会宾,巨彪,车英建. 工程科学学报. 2016(12)
[7]高锰TRIP钢高速拉伸时的马氏体转变行为分析[J]. 王丽娜,杨平,毛卫民. 金属学报. 2016(09)
[8]高应变速率条件下1200MPa级冷轧双相钢塑性变形微观机理的研究[J]. 蔡恒君,胡靖帆,宋仁伯,王林炜杰,于三川,代启锋. 机械工程学报. 2016(12)
[9]车身热成型件开发应用[J]. 涂明安,胡松. 上海汽车. 2016(03)
[10]Q&P工艺对60Mn2SiCr钢中超级贝氏体组织转变的影响[J]. 郭明阳,吴化,修文翠,韩英,李欣红,刘云旭. 材料热处理学报. 2015(12)
博士论文
[1]超细贝氏体组织演变及相变加速技术研究[D]. 何建国.北京科技大学 2016
[2]先进高强塑性Q-P-T钢增塑机制及其动态力学性能[D]. 王颖.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]中碳富Si-Al合金钢的低温贝氏体转变行为及组织和力学性能[D]. 王安.燕山大学 2012
本文编号：3293379
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