论文部分内容阅读
汽车产业已经成为了我国国民经济的重要支柱产业,汽车产业的快速增长,拉动了对汽车用材料的强劲需求。同时,节能减排以及提高其安全性已经成为了汽车工业的发展趋势,人们主要通过两个途径来提高汽车用钢的性能:1)提高原有钢的性能;2)开发新的高强韧性钢,其中最具有代表性的便是孪晶诱发塑性钢——TWIP(Twinning Induced Plasticity)钢。TWIP钢所具有的良好的成形性能更适用于那些对结构要求复杂的零部件。另外,TWIP钢的能量吸收能力是传统深冲钢的两倍多,并且没有低温脆性转变温度。正是由于这些优异的性能,使TWIP钢成为新一代高强钢的发展方向。本文以成分为Fe-30Mn-3Si-4Al的TWIP钢为研究对象,对热轧试样进行750℃的热处理,随后以压下量分别为10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%对其进行冷轧,将冷轧后试样在500℃下去应力退火并以5.6×10-3/s的应变速率进行拉伸实验。研究了不同压下量下TWIP钢的拉伸力学性能以及宏观织构的变化规律,研究结果为实际应用提供了一定的实验依据,主要内容包括:(1)分析了不同压下量对样品的力学性能的影响,拉伸实验发现在小变形量下(压下量<40%),材料具有较好的塑性,其断后伸长率达到了30%以上。样品的屈服强度及抗拉强度随着冷轧压下量的增大而提高,而其塑性则呈现相反的趋势。当压下量为10%时,其屈服强度及抗拉强度分别为610MPa和766MPa,均匀延伸率>31%;当压下量为70%时,样品的屈服强度及抗拉强度分别增加为1260MPa和1378MPa,但是其均匀延伸率仅为2%。(2)样品的强塑积随着冷轧压下量的增大而减小,当压下量10%时,其强塑积为47492MPa%;当压下量70%时,样品的强塑积减小为9233MPa%。(3)X-射线衍射分析表明在冷轧前后,材料均保持了全奥氏体组织。计算得到室温下该材料的层错能(SFE)数值为36.11mJ/m2,符合孪生变形所需要的SFE数值范围(20-40mJ/m2),进一步证明该合金成分的钢的变形过程中以孪生变形机制为主,而非相变(SFE<20mJ/m2)。光学显微镜观察发现,随着冷轧压下量的增加,样品中的形变孪晶密度逐渐增加。利用透射电子显微镜观察冷轧量10%试样拉伸前的形貌,发现样品的微观结构特征主要为大量的形变孪晶。(4)对成分为Fe-30Mn-3Si-4Al的高Mn钢的加工硬化行为进行了分析,认为其塑性变形分为两个阶段,即变形初期的位错滑移和随后的变形孪生。由于滑移与孪生的交互作用,材料呈现出较高的加工硬化水平。但是研究也发现,当冷轧压下量>30%时,材料的延展性能较差,建议改进热处理制度以提高该材料的塑性变形能力。(5)对不同压下量下试样宏观织构进行了比较,并分析了随着压下量的增加,α纤维织构,β纤维织构和τ纤维织构的强度演变规律以及各种织构组分体积分数的变化规律。在冷轧压下量大于40%时,材料显示出明显的择优取向,孪晶的形成对织构的产生具有一定的抑制作用。