应变速率对汽车用高强钢组织和性能的影响
发布时间：2022-01-20 20:49
采用分离式Hopkinson压杆试验机、扫描电镜等对QP980、TRIP590钢进行不同应变速率下的高速冲击压缩试验,分析不同应变速率下两种汽车用高强钢的组织和性能。结果表明:两试验钢应力计算值与测量值相对误差在1.2%～3.3%,该误差较小且比较稳定,所以试验所得数据与二波公式基本吻合。两种汽车用高强钢的工程应力都随着应变速率的增大而增大,但QP980钢板所能达到的最大工程应力比TRIP590钢板大;冲击后,QP980钢板的组织变得更加板条化且细小,组织为均匀的铁素体和马氏体,而TRIP590钢板冲击后的组织变得粗大且不均匀,随应变速率的增大,原始组织中的铁素体在挤压的过程中向四周延伸组织逐渐变大,贝氏体组织被变大的铁素体组织掩盖,马氏体组织增多。
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(09)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图1 分离式霍普金森压杆试验装置
图3为TRIP590钢板在0、5000、10 000、15 000 s-1应变速率下的扫描电镜微观组织，由微观组织可以看出，TRIP590钢板的组织由铁素体、贝氏体和残留奥氏体组成，残留奥氏体呈小岛状或块状分布在铁素体基体上[16]。TRIP590钢板在不同应变速率下冲击后的组织变得粗大且比较不均匀，随着应变速率的增大，由于TRIP590钢板被冲击压缩变成扁平状，原始组织中的铁素体在挤压的过程中向四周延伸组织逐渐变大，贝氏体组织被变大的铁素体组织掩盖，而马氏体组织逐渐增多。图3 不同应变速率下TRIP590钢的显微组织
图2 不同应变速率下QP980钢的显微组织不同应变速率下，TRIP590钢板组织中同时含有铁素体和贝氏体组织，还有冲击过程中残留奥氏体转变的马氏体。随着应变速率的增大，原始组织中的铁素体在挤压的过程中向四周延伸组织逐渐变大，而存在于铁素体与贝氏体间隙的组织则为马氏体，这些马氏体由存在于铁素体与贝氏体之间的残留奥氏体转变而来。根据Xiong等[17]在形貌对淬火配分钢中残留奥氏体稳定性的研究，在显微组织中含有高碳奥氏体和低碳奥氏体，尽管低碳奥氏体具有较低的化学稳定性，但低碳奥氏体似乎对马氏体转变更具抵抗力。虽然该结论是在热处理过程中得出的，但在TRIP钢发生高速应变的过程中，本质上依然是一个在短时间内的热处理过程，而这个短时间的热处理过程为绝热温升过程，所以Pychmintsev等[18]通过判断钢中残留奥氏体在高应变速率条件下的稳定性来解释TRIP钢的动态力学行为。认为由于高应变速率下的绝热温升抑制或延缓了马氏体胚的生长，稳定性高的残留奥氏体就有可能在断裂发生之前保留下来，保持了塑性的延续，而稳定性低的残留奥氏体则由于向马氏体的早期转变提高了强度，失去了塑性。这一解释有悖于马氏体相变的经典诠释[19]:由于马氏体相变速度极快，为10-7量级，而温升属热传导，需一定时间才能完成，故在绝热导致的温升之前，相变已经完成，不存在所谓的温升抑制核胚生长等原因。针对两种观点，本文认为马氏体的转变是两种原因共同导致的结果，即在绝热导致的温升之前和之后都存在马氏体转变，因为在施加载荷较小时，主要以形变为主，绝热温升还不明显，这时候主要以马氏体的TRIP效应为主，从微观组织图3(a～c)中也可以看出，钢中形成的马氏体体积较小也比较不均匀，随着施加载荷的增加，开始出现了绝热温升，温度有所升高，这时正处在一个比较适合马氏体转变的环境下，既存在形变带来的TRIP效应，也存在绝热温升带来的温度效应，使得马氏体转变更加容易，这一点也可以从微观组织图3(d)中看出来，此时形成的马氏体板条化更加明显，也更加均匀。因此，高应变速率冲击压缩过程中的马氏体转变是TRIP效应和绝热温升两种机制共同作用的结果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure of Hardened Steel at High Temperature and High Strain Rate[J]. Ding Feng,Tang Dewen,Wang Chengyong,Zhang Fenglin,Zheng Lijuan. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2017(04)
[2]分离式Hopkinson压杆试验技术的介绍[J]. 罗志强,李南,李继康,庞小肖,张晓丹. 物理测试. 2017(04)
[3]高伸长率QP钢在高应变速率下的力学特性[J]. 连昌伟,陈新平,俞宁峰. 锻压技术. 2017(07)
[4]基于应变受控Hopkinson拉伸试验的QP980钢相变研究[J]. 张文超,王焕然,陈大年,雷国华. 兵工学报. 2016(S2)
[5]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)
[6]两相区保温及Q&P工艺对改善钢组织性能的分析[J]. 陈辉,景财年,涂英明,张勇. 山东建筑大学学报. 2016(03)
[7]Hopkinson压杆技术在中国的发展回顾[J]. 胡时胜,王礼立,宋力,张磊. 爆炸与冲击. 2014(06)
[8]考虑TRIP效应的QP980超高强度钢多相本构模型[J]. 丁磊,林建平,庞政,张铃. 塑性工程学报. 2013(04)
[9]高强汽车用钢的研究现状及发展趋势[J]. 李激光,张金栋,黄海亮,张少勇. 材料导报. 2012(S1)
[10]不同应变方式下TRIP钢中残余奥氏体的体积分数随应变量的变化[J]. 余海燕,陈关龙,李淑慧,林忠钦. 钢铁研究学报. 2005(02)
本文编号：3599495
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(09)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图1 分离式霍普金森压杆试验装置
图3为TRIP590钢板在0、5000、10 000、15 000 s-1应变速率下的扫描电镜微观组织，由微观组织可以看出，TRIP590钢板的组织由铁素体、贝氏体和残留奥氏体组成，残留奥氏体呈小岛状或块状分布在铁素体基体上[16]。TRIP590钢板在不同应变速率下冲击后的组织变得粗大且比较不均匀，随着应变速率的增大，由于TRIP590钢板被冲击压缩变成扁平状，原始组织中的铁素体在挤压的过程中向四周延伸组织逐渐变大，贝氏体组织被变大的铁素体组织掩盖，而马氏体组织逐渐增多。图3 不同应变速率下TRIP590钢的显微组织
图2 不同应变速率下QP980钢的显微组织不同应变速率下，TRIP590钢板组织中同时含有铁素体和贝氏体组织，还有冲击过程中残留奥氏体转变的马氏体。随着应变速率的增大，原始组织中的铁素体在挤压的过程中向四周延伸组织逐渐变大，而存在于铁素体与贝氏体间隙的组织则为马氏体，这些马氏体由存在于铁素体与贝氏体之间的残留奥氏体转变而来。根据Xiong等[17]在形貌对淬火配分钢中残留奥氏体稳定性的研究，在显微组织中含有高碳奥氏体和低碳奥氏体，尽管低碳奥氏体具有较低的化学稳定性，但低碳奥氏体似乎对马氏体转变更具抵抗力。虽然该结论是在热处理过程中得出的，但在TRIP钢发生高速应变的过程中，本质上依然是一个在短时间内的热处理过程，而这个短时间的热处理过程为绝热温升过程，所以Pychmintsev等[18]通过判断钢中残留奥氏体在高应变速率条件下的稳定性来解释TRIP钢的动态力学行为。认为由于高应变速率下的绝热温升抑制或延缓了马氏体胚的生长，稳定性高的残留奥氏体就有可能在断裂发生之前保留下来，保持了塑性的延续，而稳定性低的残留奥氏体则由于向马氏体的早期转变提高了强度，失去了塑性。这一解释有悖于马氏体相变的经典诠释[19]:由于马氏体相变速度极快，为10-7量级，而温升属热传导，需一定时间才能完成，故在绝热导致的温升之前，相变已经完成，不存在所谓的温升抑制核胚生长等原因。针对两种观点，本文认为马氏体的转变是两种原因共同导致的结果，即在绝热导致的温升之前和之后都存在马氏体转变，因为在施加载荷较小时，主要以形变为主，绝热温升还不明显，这时候主要以马氏体的TRIP效应为主，从微观组织图3(a～c)中也可以看出，钢中形成的马氏体体积较小也比较不均匀，随着施加载荷的增加，开始出现了绝热温升，温度有所升高，这时正处在一个比较适合马氏体转变的环境下，既存在形变带来的TRIP效应，也存在绝热温升带来的温度效应，使得马氏体转变更加容易，这一点也可以从微观组织图3(d)中看出来，此时形成的马氏体板条化更加明显，也更加均匀。因此，高应变速率冲击压缩过程中的马氏体转变是TRIP效应和绝热温升两种机制共同作用的结果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure of Hardened Steel at High Temperature and High Strain Rate[J]. Ding Feng,Tang Dewen,Wang Chengyong,Zhang Fenglin,Zheng Lijuan. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2017(04)
[2]分离式Hopkinson压杆试验技术的介绍[J]. 罗志强,李南,李继康,庞小肖,张晓丹. 物理测试. 2017(04)
[3]高伸长率QP钢在高应变速率下的力学特性[J]. 连昌伟,陈新平,俞宁峰. 锻压技术. 2017(07)
[4]基于应变受控Hopkinson拉伸试验的QP980钢相变研究[J]. 张文超,王焕然,陈大年,雷国华. 兵工学报. 2016(S2)
[5]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)
[6]两相区保温及Q&P工艺对改善钢组织性能的分析[J]. 陈辉,景财年,涂英明,张勇. 山东建筑大学学报. 2016(03)
[7]Hopkinson压杆技术在中国的发展回顾[J]. 胡时胜,王礼立,宋力,张磊. 爆炸与冲击. 2014(06)
[8]考虑TRIP效应的QP980超高强度钢多相本构模型[J]. 丁磊,林建平,庞政,张铃. 塑性工程学报. 2013(04)
[9]高强汽车用钢的研究现状及发展趋势[J]. 李激光,张金栋,黄海亮,张少勇. 材料导报. 2012(S1)
[10]不同应变方式下TRIP钢中残余奥氏体的体积分数随应变量的变化[J]. 余海燕,陈关龙,李淑慧,林忠钦. 钢铁研究学报. 2005(02)
本文编号：3599495
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