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高锰钢变形机制及热轧工艺研究

作　者: 汪云辉
导　师: 丁桦；田学锋
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: TRIP钢 TWIP钢奥氏体钢强度塑性应变硬化
分类号: TG335.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

为了满足汽车工业对安全性、经济性、环保以及表面质量的要求,钢铁工业正在不断的改进创新。在21世纪,大多数汽车钢的研究主要集中在开发新型UHSS来满足超轻钢汽车车身(ULSAB)计划。这些钢种包括双相钢、相变诱发塑性(TRIP)钢、孪晶诱导塑性(TWIP)钢和硼钢。TRIP(Transformation Induced Plasticity)钢又称相变诱发塑性钢,TRIP钢板具有高的强度、延展性和冲压成形能力,用作汽车钢板可减轻车重、降低油耗,同时有较强的能量吸收能力,能够抵御撞击时的塑性变形,显著地提高了汽车的安全等级,具有明显的优越性。TWIP(Twins Induced Plasticity)钢是通常是指锰含量为15%-30%的高锰钢,TWIP效应又称孪生诱发塑性效应,是指超高锰钢中因为机械孪晶的形成而具有的不寻常的塑性。TWIP钢由于具有高的加工硬化率、高的延展性、高的强度等一系列优良的机械性能,因此在未来的汽车工业生产中具有广阔的发展和应用前景。本文以锰含量为18.8%和23.8%的两种高锰奥氏体钢作为研究对象,研究了不同锰含量的高锰钢在不同变形量时的组织和变形机制,以及热轧高锰钢的组织和力学性能,并分析了两种钢的拉伸应变硬化行为。为大规模工业生产、应用提供了理论基础与实验依据。本文的实验内容包括：(1)通过光学显微镜、透射电镜以及X射线衍射分析了18.8Mn和23.8Mn实验钢在室温下,应变速率为1×10-3／s时不同变形量的显微组织和变形机制。18.8Mn实验钢塑性变形初期为位错滑移和TRIP效应；变形中期主要以TWIP效应为主；变形后期主要发生TRIP效应,在整个变形过程中都伴随着TRIP效应发生。23.8Mn实验钢变形机制主要是TWIP效应。(2)通过对两种实验钢的真应力真应变曲线分析,微观组织的观察以及X射线衍射对不同变形量时相组成的测定,探讨了拉伸硬化阶段曲线所遵循的规律。对18.8Mn钢的变形分为四个阶段：1)弹性变形阶段；2)塑性变形的线性阶段；3)塑性变形的非线性阶段；4)马氏体开始屈服阶段。对23.8Mn钢变形分为三个阶段：1)弹性变形阶段；2)塑性变形的线性阶段；3)塑性变形的非线性阶段。(3)研究了锰含量为18.8%的热轧实验钢的力学性能与组织组成,其抗拉强度达930MPa以上,延伸率达41%以上,强塑积达36GPa%以上。同时对锰在奥氏体钢中的强化机制进行了分析。锰元素的固溶强化并不是高锰奥氏体钢最主要的强化机制,应力诱发的相变强化及TWIP效应才是关键的强化机制。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第一章绪论  11-29
  1.1 概述  11-13
  1.2 低锰TRIP钢的形成机理  13-14
  1.3 低锰TRIP钢的合金成分及其作用  14-15
  1.4 低锰TRIP效应的影响因素  15-17
  1.5 高锰TRIP/TWIP钢的形成机理  17-18
  1.6 高锰TRIP/TWIP钢的合金成分及作用  18-21
  1.7 TRIP/TWIP效应的影响因素  21-23
    1.7.1 层错能对TRIP/TWIP效应的影响  21-23
    1.7.2 加工工艺及其温度对TRIP/TWIP效应的影响  23
  1.8 TRIP/TWIP钢的研究现状与发展趋势  23-26
  1.9 研究的目的、意义及其主要内容  26-29
第二章实验材料制备及实验方法  29-33
  2.1 实验材料  29-31
    2.1.1 实验材料的化学成分设计  29-30
    2.1.2 实验材料的熔炼  30
    2.1.3 实验钢拉伸试样的加工及热处理工艺  30-31
  2.2 实验方法  31-33
    2.2.1 拉伸实验  31
    2.2.2 组织观察  31-33
第三章 18.8Mn和23.8Mn钢变形机制研究  33-55
  3.1 引言  33
  3.2 18.8Mn实验钢不同拉伸变形量组织演变分析  33-41
    3.2.1 实验钢不同拉伸变形量的显微组织及其分析  34-36
    3.2.2 实验钢不同拉伸变形量的TEM组织观察  36-37
    3.2.3 X射线衍射分析  37-41
  3.3 23.8Mn实验钢不同拉伸变形量组织演变分析  41-48
    3.3.1 实验钢不同拉伸变形量的显微组织及其分析  42-43
    3.3.2 试验钢不同拉伸变形量的TEM组织观察  43-44
    3.3.3 X射线衍射分析  44-48
  3.4 两种实验钢的应变硬化行为分析  48-53
  3.5 小结  53-55
第四章热轧18.8Mn钢组织与力学性能研究  55-69
  4.1 引言  55
  4.2 热轧实验钢实验结果和分析  55-64
    4.2.1 力学性能测试  55-58
    4.2.2 热轧实验钢扫描电镜观察  58-59
    4.2.3 热轧实验钢X射线和TEM分析  59-63
    4.2.4 实验钢拉伸断口分析  63-64
  4.3 热处理对实验钢力学性能的影响  64-65
  4.4 TRIP/TWIP钢的特点  65-67
  4.5 小结  67-69
第五章结论  69-71
参考文献  71-75
致谢  75

高锰钢变形机制及热轧工艺研究

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