相變誘發(fā)塑性鋼

相變誘發(fā)塑性鋼當(dāng)前第1頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)TRIP鋼板最先是由發(fā)現(xiàn)并命名隨著節(jié)能減排要求逐漸嚴(yán)格和汽車(chē)制造技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的高強(qiáng)度鋼板被用于汽車(chē)結(jié)構(gòu)件和覆蓋件的制造與其它高強(qiáng)度鋼板相比,DP鋼和TRIP鋼都具有高強(qiáng)度和良好韌性的優(yōu)點(diǎn),是汽車(chē)輕量化的理想材料目前,DP鋼在汽車(chē)上的應(yīng)用比TRIP鋼廣泛雖然TRIP鋼目前在汽車(chē)用鋼中所占比例僅4%,但由于其獨(dú)特的強(qiáng)韌化機(jī)制和高的強(qiáng)韌性(強(qiáng)塑積可達(dá)21000MPa·%),被公認(rèn)為是新一代汽車(chē)用高強(qiáng)度鋼板日本的鋼鐵公司目前在TRIP鋼方面的研究、開(kāi)發(fā)已處于世界領(lǐng)先地位當(dāng)前第2頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)TRIP效應(yīng)TRIP效應(yīng)是殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變使得強(qiáng)度和塑性同時(shí)提高的效應(yīng)。這種殘余奧氏體在室溫下比較穩(wěn)定,但在變形時(shí)會(huì)發(fā)生馬氏體相變,誘發(fā)鋼的塑性提高TRIP鋼在變形過(guò)程中,殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成高強(qiáng)度的高碳馬氏體,同時(shí)伴隨著體積膨脹,因而抑制了塑變的不穩(wěn)定,增加了均勻延伸的范圍,故使得強(qiáng)度和塑性同時(shí)提高。當(dāng)前第3頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)TRIP鋼的化學(xué)成分及其對(duì)性能的影響基本合金元素C元素的影響Si元素的作用Mn元素的作用非基本元素微合金元素作用其它合金元素的作用當(dāng)前第4頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)C元素的影響在低碳Si-Mn系TRIP鋼中，能最有效地穩(wěn)定奧氏體的元素是C，奧氏體中含C量是影響其Ms點(diǎn)的主要因素同時(shí)，隨著低碳Si-Mn系TRIP鋼中C含量的提高，其在臨界溫度范圍內(nèi)退火時(shí)所形成的奧氏體體積分?jǐn)?shù)也提高，由此可見(jiàn)增加鋼中C元素的含量，可顯著提高顯微組織中殘余奧氏體含量當(dāng)然，TRIP鋼作為成型用鋼含碳量不能太高，一是影響成型性，二是影響焊接性能C-Si-Mn系TRIP鋼中C含量一般低于0.02%當(dāng)前第5頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)Si元素的作用Si元素可提高C在鐵素體中的活度，起到凈化鐵素體中C原子的作用，使奧氏體富C，增加了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性冷卻過(guò)程中，Si元素抑制碳化物的形核與析出，使珠光體轉(zhuǎn)變“C”曲線右移，滯緩了珠光體的形成在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)等溫時(shí)，由于Si元素為非碳化物形成元素，又以置換固溶體的形式存在，擴(kuò)散很困難，故使碳化物形核困難，導(dǎo)致貝氏體鐵素體和過(guò)冷奧氏體中均無(wú)碳化物析出當(dāng)前第6頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)另外，Si元素有縮小奧氏體相區(qū)的的作用，Si元素含量提高，在兩相區(qū)退火時(shí)使奧氏體比例下降低碳Si—Mn系TRIP鋼中含Si量只有在超過(guò)1.0%的情況下，才有可能導(dǎo)致最終顯微組織中殘余奧氏體的體積分?jǐn)?shù)顯著提高低碳Si—Mn系TRIP鋼中，Si元素含量控制在1.0%~1.5%之間當(dāng)前第7頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)Mn元素的作用Mn元素有較強(qiáng)的穩(wěn)定奧氏體的作用，在TRIP鋼中加入Mn元素，有利于在最終顯微組織中保留較多的殘余奧氏體Mn主要影響奧氏體生成后向鐵素體長(zhǎng)大的過(guò)程以及奧氏體與鐵素體的最終平衡加入Mn元素使先共析鐵素體析出線右移，這樣使退火冷卻過(guò)程中鐵素體析出量較少，以保證最終顯微組織中殘余奧氏體含量當(dāng)鋼中Mn含量較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致TRIP鋼板中生成帶狀組織；但是Si元素的存在，可消除鋼板中的帶狀組織低碳Si-Mn系TRIP鋼中Mn元素的成分變化范圍在1.0%~2.0%之間當(dāng)前第8頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)微合金元素Nb微合金元素鈮可有效控制TRIP鋼的奧氏體化、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大以及元素遷移，還可控制熱軋、臨界區(qū)退火、冷卻、貝氏體形成溫度范圍內(nèi)的等溫和應(yīng)變過(guò)程中的各種相變，影響奧氏體向鐵素體和貝氏體中的轉(zhuǎn)變及殘余奧氏體的體積分?jǐn)?shù)和穩(wěn)定性，這些均有利于TRIP鋼獲得優(yōu)良的力學(xué)性能ω(Nb)=0.05%與不含鈮的熱軋TRIP鋼相比，前者可以同時(shí)獲得高的伸長(zhǎng)率和高強(qiáng)度當(dāng)前第9頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)微合金元素MoMo是強(qiáng)烈穩(wěn)定奧氏體元素，同時(shí)具有重要的固溶強(qiáng)化作用，此外Mo能強(qiáng)烈延遲碳化物的析出，能起到部分取代Si的作用當(dāng)前第10頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)其它合金元素的作用P：磷可以用來(lái)減小硅在TRIP鋼中的聚集而不影響鋼的力學(xué)性能，對(duì)Ac1、Ac3的影響較小Cu：銅有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，但銅的溶解僅在高溫時(shí)發(fā)生；銅還通過(guò)細(xì)化晶粒來(lái)提高強(qiáng)度；含銅的TRIP鋼避免了貝氏體相變過(guò)程中碳化物的形成，使殘余奧氏體的穩(wěn)定性得到提高，綜合力學(xué)性能最佳，而且具有降低等溫溫度和縮短等溫時(shí)間的作用，能夠降低能量消耗，節(jié)省時(shí)間，提高生產(chǎn)率Al：鋁降低了碳在鐵素體中的活度系數(shù)，提高碳在鐵素體中的固溶度，高的鋁含量，導(dǎo)致了殘余奧氏體的高的碳含量；鋁提高了滲碳體開(kāi)始溫度，更重要的是，鋁加速了貝氏體的形成；鋁的缺點(diǎn)是固溶強(qiáng)化效果差，以及大大的提高了Ms溫度當(dāng)前第11頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)TRIP鋼的成分特點(diǎn)TRIP鋼的成分以C-Mn-Si合金系統(tǒng)為主，有時(shí)也可根據(jù)具體情況添加少量的Cr、V、Ni等合金元素。因此，它的成分特征是：低碳、低合金化、鋼質(zhì)純凈當(dāng)前第12頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)TRIP鋼的組織特點(diǎn)TRIP鋼具有多相組織，既有軟相鐵素體，也有硬相貝氏體，還有亞穩(wěn)定的殘余奧氏體，鋼中組織的合理配比、亞穩(wěn)相的穩(wěn)定性等決定了TRIP鋼的力學(xué)性能當(dāng)前第13頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)鐵素體對(duì)TRIP鋼性能的影響鐵素體是TRIP鋼中的基體組織，硬度低，塑性較好，其含量由兩相區(qū)等溫轉(zhuǎn)變過(guò)程控制，一般在50％以上當(dāng)前第14頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)貝氏體對(duì)TRIP鋼性能的影響貝氏體作為T(mén)RIP鋼中的硬質(zhì)相，能提高TRIP鋼的強(qiáng)度鋼板在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)等溫處理時(shí)，發(fā)生奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變，由于碳原子在貝氏體中固溶度遠(yuǎn)小于奧氏體，因此大量的碳原子將擴(kuò)散到相鄰?qiáng)W氏體內(nèi)隨著貝氏體區(qū)的長(zhǎng)大，相鄰?qiáng)W氏體內(nèi)的碳濃度不斷升高，直到奧氏體的臨界轉(zhuǎn)變溫度T0接近于等溫溫度當(dāng)前第15頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)殘余奧氏體對(duì)TRIP鋼的影響殘余奧氏體是TRIP效應(yīng)的來(lái)源殘余奧氏體含量與穩(wěn)定性對(duì)TRIP效應(yīng)都有影響，只有達(dá)到殘余奧氏體含量與穩(wěn)定性的統(tǒng)一，才能獲得最佳的力學(xué)性能殘余奧氏體含量主要受貝氏體區(qū)等溫溫度和時(shí)間控制，而殘余奧氏體的穩(wěn)定性的影響因素主要有：化學(xué)成分、溫度、殘余奧氏體的晶粒尺寸、殘余奧氏體的強(qiáng)度和周?chē)嗟膹?qiáng)度位于多邊形鐵索體內(nèi)或鐵素體、貝氏體晶粒間的粗大的殘余奧氏體在變形的前階段就轉(zhuǎn)化為馬氏體；而沿晶界分布的殘余奧氏體卻很穩(wěn)定，甚至在變形結(jié)束時(shí)還存在于顯微組織內(nèi)當(dāng)前第16頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)Trip鋼的生產(chǎn)工藝熱軋工藝熱軋TRIP鋼通過(guò)形變熱處理來(lái)獲得,在形變熱處理的過(guò)程中,熱軋后的鋼板組織隨冷卻發(fā)生快速的相變,可以獲得包含鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體的多相顯微組織。在卷取過(guò)程中奧氏體會(huì)發(fā)生相變,成為貝氏體。當(dāng)前第17頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)冷軋工藝TRIP鋼經(jīng)粗軋、熱軋和冷軋后,鋼板組織由鐵素體和奧氏體組成,其熱處理工藝為兩相區(qū)退火加貝氏體區(qū)等溫淬火,然后空冷至室溫。在貝氏體區(qū)等溫處理時(shí),大部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w,少量保留下來(lái),最終鋼板的組織中包含鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體。當(dāng)前第18頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)有關(guān)trip鋼的性能研究過(guò)去TRIP鋼的靜態(tài)力學(xué)性能研究得比較多,而在工藝性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能方面研究得較少,目前這些方面已得到人們的普遍重視,并開(kāi)展了一系列的實(shí)驗(yàn)研究,例如材料的成形性能、焊接性能、熱鍍鋅性能等當(dāng)前第19頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)Trip鋼的力學(xué)性能將TRIP鋼與目前常用的DP鋼進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)當(dāng)前第20頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)結(jié)論TRIP鋼有明顯的屈服平臺(tái),而DP鋼則呈現(xiàn)連續(xù)屈服的特點(diǎn),故DP鋼具有低屈服點(diǎn)、高抗拉強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)TRIP鋼的斷裂伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于DP鋼，即相同強(qiáng)度級(jí)別的TRIP鋼延伸性能顯著優(yōu)于DP鋼TRIP鋼具有較高的應(yīng)變硬化指數(shù)n值,但DP鋼具有較高的初始加工硬化能力，因此,TRIP鋼的均勻變形能力較強(qiáng),有利于沖壓成型較復(fù)雜的零件,而DP鋼可用于生產(chǎn)早期成型有鼓包和褶皺的零件DP鋼的厚向異性指數(shù)r<1,而TRIP鋼r>1,這說(shuō)明在相同的變形下,DP鋼比TRIP鋼更易發(fā)生厚度方向的變形,而TRIP鋼板拉裂的可能性和起皺趨向性降低當(dāng)前第21頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)Trip鋼的成型性能TRIP鋼具有較高的FLD0(平面應(yīng)變特征點(diǎn))值，因此TRIP鋼具有較好的極限變形能力在雙向拉伸變形區(qū)域,TRIP鋼的安全成型裕度比DP鋼高，所以,相同強(qiáng)度級(jí)別下的TRIP鋼的沖壓成型性?xún)?yōu)于DP鋼當(dāng)前第22頁(yè)\共有24頁(yè)\編于星期五\6點(diǎn)Trip鋼的焊接性能DP鋼和TRIP鋼在冶煉過(guò)程中加入了Si、Mn等元素,這些元素的存在使鋼板焊接工藝性能下降DP鋼在約200點(diǎn)時(shí)就出現(xiàn)了點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕提高了其周?chē)碾娏髅芏群碗姌O壓力,導(dǎo)致其周?chē)a(chǎn)生更嚴(yán)重的塑性變形和脫落,加速電極磨損TRIP鋼焊接接頭中心的硬度略高于基體硬度,但差異很小,而焊接熱影響區(qū)硬度上升較明顯，而且TRIP鋼的焊接有其特殊性,母材要靠相變誘發(fā)塑性效應(yīng)后才體現(xiàn)好的強(qiáng)塑性,而焊絲材