一种高锰奥氏体钢组织和力学性能.pdfVIP

第 30卷 第 2期 河 南 科 技 大 学 学 报 ：自然 科 学 版 Vo1．30 No．2 2009年 4月 JournalofHenanUniversityofScienceandTechnology：NaturalScience Apr． 2009 文章编号 ：1672—6871(2009)02—0008—03 一 种高锰奥氏体钢组织和力学性能 王艳敏 ，许艺萍 ，李 卫 (1．洛阳理工学 院 机械工程系，河南 洛阳 471023；2．中船重工 725研究所 ，河南 洛 阳471000) 摘要 ：研究了高锰奥氏体钢在室温及 lO0 条件下拉伸变形过程 中组织变化。结果表 明，高锰奥 氏体钢在不 同的拉伸变形条件下均产生 了明显的塑性变形诱发马 氏体相变 (TRIP)效应 ，获得 了较大 的延伸率 (60％ ～ 70％)和较高的抗拉强度 (500～700MPa)。在 10～～lO ／s级别的初始应变速率范围内，实验钢对流变应力 几乎不存在应变速率的敏感性 。随着应变速率 的增加 ，强度和塑性变化不大 ，由于该钢具有较好 的综合机械 性能 ，有望作为新一代高强度 、高塑性汽车用钢 。 关键词 ：高锰奥 氏体钢 ；TRIP效应 ；汽车用钢 中图分类号 ：TG142．25 文献标识码 ：A 0 前言 随着人们对汽车安全性 以及经济性要求的不断提高，研究开发新型高强度 、高塑性钢种正在逐渐成 为国际上的热点 。 。相变诱发塑性 (TRIP)钢通过相变诱发塑性效应使钢材 中奥 氏体在塑性变形过 程中诱发马氏体生核和长大 ，并产生局部硬化 ，继而变形不再集中在局部 ，使相变均匀扩散到整个材料 以提高钢板的强度和塑性。目前已经被大家广泛研究并应用的TRIP钢的主要是锰含量是小于2％的 低锰钢 。由于锰含量能够提高残余奥 氏体 的体积分数进而增强 TRIP效应 ，因此 国外近年来对锰的 质量分数为 15％ ～30％的高锰奥 氏体钢进行 了较多的研究。研究发现不 同锰含量 的高锰奥氏体钢在 机械载荷的作用下会产生孪晶诱发塑性 (TWIP)或者相变诱发塑性 (TRIP)效应 ，锰含量低于 20％的高 锰奥氏体钢主要产生相变诱发塑性 (TRIP)效应。这种新钢种 即使是在高达 l0 s 应变速率的情况下 也表现出了较高 的强度 (600～1100MPa)和较大的延伸率 (60％ ～95％)。为 了进一步深化对高锰 TRIP钢力学性能和组织变化规律的了解 ，本文对高锰奥 氏体 TRIP钢测试 了不同条件下的变形力学性 能并对微观组织进行了观察分析，为开发综合性能 良好的高强度 、高塑性钢提供参考。 1 实验材料和方法 1．1 成分设计及冶炼 实验钢采用 50kg真空中频感应炉进 表 1 实验钢 的化 学成 分 行熔炼 ，冶炼过程中先将 Fe和 Mn按 比例 加入真空炉 中，并通入 Ar气进行保护，封 炉抽真空。随后将 Al，Si，C依次加入 ，待全 部熔化后进行浇铸 。实验钢的化学成分见表 1所示。 1．2 试样 的加工及实验方法 先将铸锭经锻造加工 ，然后加热至 1200~C保温 2h，热轧成 16mm厚的板材 ，经 800％退火后 ，加工 成 4,5mm×55mm的拉伸试样 (见图 1)。将拉伸试样加热到 lIO0~C保温 1h后水冷进行固溶处理 ，室 温拉伸在 |nstron电子拉伸实验机上进行 ，高温拉伸在 SANSCMT5105电子万能实验机上进行 ，对固溶 及拉伸后 的试样进行金相组织观察 ，比较拉伸前后的组织变化。 基金项 目：国家 自然科学基金项 目 作者简介 ：王艳敏(1979一)，女，山东淄博人，讲师 收稿 日期 ：2008—10—20 第 2期 王艳敏等 ：一种高锰奥氏体钢组织和力学性能 ·9 · 2 实验结果与讨论 2．1 实验钢 的力学性能 表2为实验钢不同初始应变速率条件下拉伸变形后的 力学性能比较 。由表 2可见，实验钢在 10～～1O～s 的初 始应变速率范围内，随着初始