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TRIP(Transformation Induced Plasticity)钢又称相变诱发塑性钢。TRIP钢由于TRIP效应使钢板在获得高强度的同时又不损失塑性,这种强化机制使其具有优异的性能,在汽车业中应用可节能减重、降低成本而又不失安全性,应用前景广阔。 本文设计了三种不同成分的TRIP钢,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和力学性能测试等多种手段研究TRIP钢的微观组织与力学性能,讨论了Si、Al、Cu等合金元素和热处理工艺参数对组织性能的影响,分析了TRIP钢断裂机理和方式。三种实验钢的化学成分分别为1#0.20C-1.47Mn-1.49Si-0.18Mo-0.052Nb、2#0.19C-1.49Mn-0.72Si-1.07Al-0.19Mo-0.068Nb和3#0.20C-1.47Mn-0.69Si-1.04Al-0.50Cu-0.18Mo-0.04Nb. 论文的主要内容包括以下几个方面: (1)比较1#、2#和3#实验钢在同一种热处理工艺下的显微组织与力学性能差异,分析对比Si、Al、Cu对TRIP钢的影响。用Al代替Si会导致TRIP钢强度明显下降,晶粒明显长大,而Al+Cu复合添加会在一定程度上弥补Si减少带来的强度损失,同时控制晶粒长大,而且塑性也没有明显降低。 (2)选取3#实验钢进行热处理实验。随着临界区等温时间的延长,TRIP钢中的残余奥氏体含量与残余奥氏体的含碳量呈下降趋势。在两相区退火时间为0.5min时,TRIP钢的残余奥氏体含量与碳含量达到最高,分别为26.7%、0.72%,并且此时的抗拉强度也最大,达到1020MPa。退火30min时,残余奥氏体含量仅为11.5%,碳含量仅为0.27%。 (3)选取3#实验钢进行热处理实验。当贝氏体区等温温度由320℃升到400℃时,钢的抗拉强度是不断减小的,且在400℃达到最小值,此时的残余奥氏体稳定性最高,碳含量达到0.92%,强塑积达到最大值25955MPa%。随着贝氏体区淬火温度由400℃升到480℃,钢的抗拉强度是不断增大的。在440℃残余奥氏体含量较多且比较稳定,强度为1020MPa、强塑积为22134MPa%,显示了优异的力学性能。 (4)分析了3#实验钢在不同热处理参数下的瞬时应变硬化指数,发现瞬时n值特征与TRIP效应有关,不同热处理工艺参数下试样的瞬时n值特征主要取决于残余奥氏体的力学稳定性;残余奥氏体的力学稳定性低时,应变初期发生较快的马氏体相变,对应较强的TRIP效应和高的瞬时n值;应变后期由于较少的马氏体相变,TRIP效应弱,瞬时n值降低。而残余奥氏体力学稳定性高时在整个应变阶段都可持续地发生马氏体相变,维持较高的瞬时n值;研究TRIP钢性能特点时,不仅要考虑残余奥氏体的含量,更为重要的是要考虑残余奥氏体的稳定性。 (5)对3#实验钢进行不同工艺的热处理实验后进行不同应变速率(1.333×10-4s-1、1.333×10-3s-1、1.333×10-2s-1、1.333×10-1s-1)拉伸实验,实验钢的延伸率和强塑积都随着拉伸速率的提高而下降。拉伸后试样断口均为韧窝型断口,说明实验钢断裂方式为韧性断裂。