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在2003年Speer等人提出的淬火配分(Quenching&Partitioning,Q&P)热处理工艺后,2009年宝钢首次生产了980MPa强度级别的Q&P980冷轧薄板,并于2012年实现了Q&P980钢的商业化,Q&P1180也将商业化。随着不同强度级别的Q&P钢开发,兼具高强度和良好塑性、韧性的Q&P钢逐渐受到汽车行业的青睐。为研究Q&P处理薄板钢强韧化的机理,并优化Q&P组织和提升性能,本文采用薄板铝合金断裂韧性测试方法之一的Double Edge-Notched Tension(DENT)方法,通过对高强度薄板Q&P处理钢(成分为0.20C-1.42Si-1.87Mn(wt.%))进行了断裂韧性的评价,研究Q&P钢中残余奥氏体(以下简称“残奥”)与断裂韧性的关系。并对宝钢的冷轧板进行不同温度两相区退火加Q&P处理(intercritical annealing andQ&P(IAQP)),研究了不同退火温度对组织演变和力学性能的影响,最后观察和分析了Q&P处理钢中残奥的稳定性。本文的主要研究内容和研究结果如下: 首先,对冷轧薄板钢(厚度为1.2mm)进行全奥氏体化后一步Q&P法(淬火温度等于配分温度)处理。显微组织观察表明,Q&P钢含马氏体、贝氏体和残奥。将热处理后的薄板试样加工成DENT试样,并在高频疲劳试验机上预制DENT试样“V”型开口尖端处的疲劳裂纹,评价了Q&P处理高强薄板钢的断裂韧性。再基于残奥在DENT试样拉伸过程中发生马氏体转变将对裂纹扩展起阻碍作用的假设,对Q&P钢中残奥对韧性的作用进行计算和模型推导分析,结果表明,用测试断裂韧性值计算的残奥裂纹扩展功IC.evaluatedG?和模型推导的IC.deducedG?非常接近,且二者均随着残奥平均碳含量的降低而升高,证明稳定性低的残奥提高断裂韧性效果更显著。 其次,用DENT方法测试宝钢1000MPa级别的Q&P980钢和DP980钢的断裂基本功(Essential work of fracture,EWF),分别为323kJ/m2和482kJ/m2,通过改变DENT试样“V”型缺口处半径“R”大小可以调节DENT试样塑性变形区的形状因子,从而改变塑性变形区体积,发现随着“R”的增大,Q&P980钢的断裂功明显升高,且多数残奥的转变均发生在塑性变形区到颈缩阶段之间,而DP980钢的断裂功没有明显变化,这就说明虽然Q&P980钢的断裂基本功低于DP980钢,其抵抗裂纹萌生能力弱于DP980钢,但残奥转变可以明显延缓裂纹的扩展,从而延迟 Q&P980钢钢的断裂。区别于断裂韧性 KIC的DENT测试方法,断裂功是从断裂能量的角度分析裂纹扩展的规律,两部分工作均采用DENT方法评估Q&P处理高强钢的韧性,从而为Q&P处理薄板钢强韧性机理研究提供了新的途径。 最后,对冷轧薄板(初始组织为轧态的珠光体和铁素体)进行不同温度(740oC,760oC,780oC和800oC)的两相区退火(intercritical annealing)10分钟,然后相同Q&P处理(300oC淬火420oC配分20分钟)(IAQP)。不同温度退火使得Q&P处理前奥氏体具有不同量和稳定性,从而获得了一系列不同的IAQP组织。组织观察表明,随着退火温度的升高,奥氏体的稳定性明显下降,在相同的Q&P处理后马氏体转变量上升,残奥量减少。四个样品中组织性能最佳的样品为760QP,含16.3 vol.%的残奥,强度为886MPa,总延伸率为27%。XRD测试740QP,760QP,780QP和800QP钢中残奥的平均碳含量,再用DSC测试了Q&P钢中残奥高温分解和低温的马氏体转变。分析结果表明,相比760QP样品,780QP钢中临近奥氏体的马氏体(周围相)明显提升其残奥的稳定性。另外求得Q&P钢中残奥分解的激活能为221.3±5KJ/mol,与商用TRIP钢的212 kJ/mol相当。