【摘 要】
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Fe-Mn-Al-C钢具有低密度、高强度的优势,具有广泛的应用潜力,受到材料科学家们的重视。Cu加入Fe-Mn-Al-C钢中可通过固溶强化、析出强化等方式改善钢的力学性能。本文以添加1.2 wt.%Cu的Fe-Mn-Al-C奥氏体钢为研究对象,研究常规热处理和冷轧变形后热处理对微观组织和力学性能的影响。成分为Fe-27Mn-7Al-1C-1.2Cu的试验用钢的密度为7.03 g/cm~3,比纯铁低
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Fe-Mn-Al-C钢具有低密度、高强度的优势,具有广泛的应用潜力,受到材料科学家们的重视。Cu加入Fe-Mn-Al-C钢中可通过固溶强化、析出强化等方式改善钢的力学性能。本文以添加1.2 wt.%Cu的Fe-Mn-Al-C奥氏体钢为研究对象,研究常规热处理和冷轧变形后热处理对微观组织和力学性能的影响。成分为Fe-27Mn-7Al-1C-1.2Cu的试验用钢的密度为7.03 g/cm~3,比纯铁低10.6%。通过使用Thermo-Calc软件模拟试验钢的热力学平衡相图,确定试验钢的各相转变温度范围,确定热处理工艺。Fe-Mn-Al-C-Cu钢在1050°C保温1 h固溶处理,得到单相奥氏体组织。固溶后进行450℃、500°C和550°C的时效处理,随着时效温度升高和时间增长,试验钢中生成富铜相且不断增多。1050°C保温1 h固溶+550°C保温5 h时效后试验钢的拉伸性能最好,屈服强度为563 MPa,抗拉强度为916 MPa,延伸率为56.1%,强塑积可达51.4 GPa%。试验钢经过固溶处理后进行50%冷轧变形未发生相变,组织仍然全部为奥氏体组织。冷轧后在450℃、500℃、550℃、650℃、750°C、850°C和950°C退火处理,发现450～550°C组织发生回复;650°C退火时,组织中有新晶粒生成;750°C退火时,再结晶完成,并随着温度的升高,新的奥氏体晶粒不断长大。TEM观察发现,750℃-30 min退火处理的拉伸试样发生微带诱导塑性。由于应变导致基体内产生微带组织,微带相互交割提高了试验钢的加工硬化能力,增强了试样的拉伸性能。综合比较试验钢的力学性能,发现试验钢冷变形后750°C-30 min退火处理的力学性能最佳,维氏硬度367.6 HV,屈服强度为762 MPa,抗拉强度为1113 MPa,延伸率为39.8%,平均冲击功为270 J。
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