高強度和超高強度相變塑性鋼的開發(fā)和研究.pdf

1、本文用ThermoCalc軟件進行了TRIP鋼的成分設計，在熱力學計算的基礎上，確定了TRIP鋼的熱處理工藝，據此制備了低碳低硅和微合金TRIP鋼。并研究了多種TRIP鋼的性能，實現了相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP鋼)在汽車中的應用。 論文主要內容如下： 1．用ThermoCalc軟件進行了材料的熱力學計算(包括平衡態(tài)和偏平衡態(tài)的計算)，設計了可熱鍍鋅低碳低硅TRIP和超高強度微合金TRIP鋼的成分。依此確定了熱處理工藝并制備

2、了多種TRIP鋼。 2．研究了低碳低硅TRIP鋼SH的成形性能，發(fā)現其FLD<,0>達到27.2％，成形性良好。TRIP鋼的斷裂機理為等軸鐵素體先發(fā)生變形，形成微孔洞，然后微孔洞按一定取向在鐵素體中貫穿擴展、貫通形成裂紋，裂紋遇到硬質相貝氏體時沿其邊緣行走，遇到殘余奧氏體時，應力集中促使相變誘發(fā)塑性，松弛集中應力，形成裂紋鈍化，而后裂紋扭折、轉向繼續(xù)擴展。 3．SH鋼拉拉疲勞的疲勞極限σ<,0.1>為405MPa，符合σ

3、<,0.1>=774-0.03981gN公式。低周疲勞的循環(huán)應變硬化系數N'=0.1887，循環(huán)強度系數K'=1547MPa；符合公式。裂紋擴展門檻值△K<,m>為229MPa(mm)<'1/2>，符合公式。較高的疲勞強度和裂紋擴展門檻值表明SH鋼具備良好的疲勞性能。 4．開發(fā)了780MlPa和980MPa級別的微合金TRIP鋼1＃、2＃和4＃，延伸率均達到20％左右。1＃、2＃和4＃微合金TRIP鋼激光焊接的焊縫均沒有出現冷裂

4、紋和其它缺陷。激光焊接熔融區(qū)和融合線附近得到全馬氏體組織，相應區(qū)域的硬度也最高。隨碳當量提高焊縫的最高硬度升高。激光焊接小試樣的單向拉伸性能明顯變差，而Erichsen杯突試驗發(fā)現激光焊接板的成形性能較好。 5．用GMAW焊接方法研究TRIP鋼的可焊性發(fā)現，SH鋼和B鋼焊縫綜合機械性能試驗結果均顯示焊縫具有足夠的強度；室溫和-20℃時焊縫金屬和熱影響區(qū)也均具有相當高的抗沖擊能力，高于27J/cm<'2>。由于TRIP鋼較高的合金

5、元素含量增加了材料的冷裂敏感性，在焊接結構定型和不預熱的情況下只有嚴格控制焊縫中的含氫量才能防止冷裂紋，需控制保護氣體的純度大于99.8％。T型接頭焊接裂紋試驗、CTS裂紋試驗和斜Y坡口焊接裂紋試驗均表明TRIP鋼SH與B均具有良好的抗裂紋能力。SH鋼焊接裂紋試驗的結果為表面裂紋率、斷面裂紋率和根部裂紋率全部為0，B鋼焊接裂紋試驗中，除了Y坡口焊接裂紋試驗的斷面裂紋率為3.4％(也低于具有抗裂紋敏感性的斷面裂紋率經驗值lO％)外，其余試

6、驗的裂紋率也全部為0。試驗表明與B鋼相比SH鋼可焊性更好。 6．微合金化TRIP鋼氣體保護焊焊接模擬的熱影響區(qū)粗晶區(qū)(CGHAZ)組織和性能研究發(fā)現CGHAZ的沖擊韌性值隨著碳當量的提高呈明顯下降趨勢。單獨添加v對改善TRIP鋼的CGHAZ性能不起明顯作用。Ti和V復合添加對改善TRIP鋼的CGHAZ性能起明顯作用。熱力學預測計算的結果與實際完全一致，證明Ti和v復合的第二相碳氮化物粒子是阻礙奧氏體晶界移動并阻止晶粒長大，使TR