相變誘發(fā)塑性鋼

相變誘發(fā)塑性鋼當前1頁，總共24頁。TRIP鋼板最先是由發(fā)現(xiàn)并命名隨著節(jié)能減排要求逐漸嚴格和汽車制造技術的發(fā)展,越來越多的高強度鋼板被用于汽車結構件和覆蓋件的制造與其它高強度鋼板相比,DP鋼和TRIP鋼都具有高強度和良好韌性的優(yōu)點,是汽車輕量化的理想材料目前,DP鋼在汽車上的應用比TRIP鋼廣泛雖然TRIP鋼目前在汽車用鋼中所占比例僅4%,但由于其獨特的強韌化機制和高的強韌性(強塑積可達21000MPa·%),被公認為是新一代汽車用高強度鋼板日本的鋼鐵公司目前在TRIP鋼方面的研究、開發(fā)已處于世界領先地位當前2頁，總共24頁。TRIP效應TRIP效應是殘余奧氏體向馬氏體轉變使得強度和塑性同時提高的效應。這種殘余奧氏體在室溫下比較穩(wěn)定,但在變形時會發(fā)生馬氏體相變,誘發(fā)鋼的塑性提高TRIP鋼在變形過程中,殘余奧氏體轉變成高強度的高碳馬氏體,同時伴隨著體積膨脹,因而抑制了塑變的不穩(wěn)定,增加了均勻延伸的范圍,故使得強度和塑性同時提高。當前3頁，總共24頁。TRIP鋼的化學成分及其對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前4頁，總共24頁。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點的主要因素同時，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退火時所形成的奧氏體體積分數(shù)也提高，由此可見增加鋼中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%當前5頁，總共24頁。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，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性冷卻過程中，Si元素抑制碳化物的形核與析出，使珠光體轉變“C”曲線右移，滯緩了珠光體的形成在貝氏體轉變區(qū)等溫時，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，擴散很困難，故使碳化物形核困難，導致貝氏體鐵素體和過冷奧氏體中均無碳化物析出當前6頁，總共24頁。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)退火時使奧氏體比例下降低碳Si—Mn系TRIP鋼中含Si量只有在超過1.0%的情況下，才有可能導致最終顯微組織中殘余奧氏體的體積分數(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%之間當前7頁，總共24頁。Mn元素的作用Mn元素有較強的穩(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大的過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鋼中Mn含量較高時，會導致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%之間當前8頁，總共24頁。微合金元素Nb微合金元素鈮可有效控制TRIP鋼的奧氏體化、再結晶、晶粒長大以及元素遷移，還可控制熱軋、臨界區(qū)退火、冷卻、貝氏體形成溫度范圍內的等溫和應變過程中的各種相變，影響奧氏體向鐵素體和貝氏體中的轉變及殘余奧氏體的體積分數(shù)和穩(wěn)定性，這些均有利于TRIP鋼獲得優(yōu)良的力學性能ω(Nb)=0.05%與不含鈮的熱軋TRIP鋼相比，前者可以同時獲得高的伸長率和高強度當前9頁，總共24頁。微合金元素MoMo是強烈穩(wěn)定奧氏體元素，同時具有重要的固溶強化作用，此外Mo能強烈延遲碳化物的析出，能起到部分取代Si的作用當前10頁，總共24頁。其它合金元素的作用P：磷可以用來減小硅在TRIP鋼中的聚集而不影響鋼的力學性能，對Ac1、Ac3的影響較小Cu：銅有很強的固溶強化作用，但銅的溶解僅在高溫時發(fā)生；銅還通過細化晶粒來提高強度；含銅的TRIP鋼避免了貝氏體相變過程中碳化物的形成，使殘余奧氏體的穩(wěn)定性得到提高，綜合力學性能最佳，而且具有降低等溫溫度和縮短等溫時間的作用，能夠降低能量消耗，節(jié)省時間，提高生產率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，導致了殘余奧氏體的高的碳含量；鋁提高了滲碳體開始溫度，更重要的是，鋁加速了貝氏體的形成；鋁的缺點是固溶強化效果差，以及大大的提高了Ms溫度當前11頁，總共24頁。TRIP鋼的成分特點TRIP鋼的成分以C-Mn-Si合金系統(tǒng)為主，有時也可根據(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、鋼質純凈當前12頁，總共24頁。TRIP鋼的組織特點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鋼的力學性能當前13頁，總共24頁。鐵素體對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)等溫轉變過程控制，一般在50％以上當前14頁，總共24頁。貝氏體對TRIP鋼性能的影響貝氏體作為TRIP鋼中的硬質相，能提高TRIP鋼的強度鋼板在貝氏體轉變區(qū)等溫處理時，發(fā)生奧氏體向貝氏體的轉變，由于碳原子在貝氏體中固溶度遠小于奧氏體，因此大量的碳原子將擴散到相鄰奧氏體內隨著貝氏體區(qū)的長大，相鄰奧氏體內的碳濃度不斷升高，直到奧氏體的臨界轉變溫度T0接近于等溫溫度當前15頁，總共24頁。殘余奧氏體對TRIP鋼的影響殘余奧氏體是TRIP效應的來源殘余奧氏體含量與穩(wěn)定性對TRIP效應都有影響，只有達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性能殘余奧氏體含量主要受貝氏體區(qū)等溫溫度和時間控制，而殘余奧氏體的穩(wěn)定性的影響因素主要有：化學成分、溫度、殘余奧氏體的晶粒尺寸、殘余奧氏體的強度和周圍相的強度位于多邊形鐵索體內或鐵素體、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，甚至在變形結束時還存在于顯微組織內當前16頁，總共24頁。Trip鋼的生產工藝熱軋工藝熱軋TRIP鋼通過形變熱處理來獲得,在形變熱處理的過程中,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。在卷取過程中奧氏體會發(fā)生相變,成為貝氏體。當前17頁，總共24頁。冷軋工藝TRIP鋼經粗軋、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,大部分奧氏體轉變?yōu)樨愂象w,少量保留下來,最終鋼板的組織中包含鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體。當前18頁，總共24頁。有關trip鋼的性能研究過去TRIP鋼的靜態(tài)力學性能研究得比較多,而在工藝性能和動態(tài)力學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,并開展了一系列的實驗研究,例如材料的成形性能、焊接性能、熱鍍鋅性能等當前19頁，總共24頁。Trip鋼的力學性能將TRIP鋼與目前常用的DP鋼進行對比試驗當前20頁，總共24頁。結論TRIP鋼有明顯的屈服平臺,而DP鋼則呈現(xiàn)連續(xù)屈服的特點,故DP鋼具有低屈服點、高抗拉強度的優(yōu)點TRIP鋼的斷裂伸長率遠高于DP鋼，即相同強度級別的TRIP鋼延伸性能顯著優(yōu)于DP鋼TRIP鋼具有較高的應變硬化指數(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,有利于沖壓成型較復雜的零件,而DP鋼可用于生產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前21頁，總共24頁。Trip鋼的成型性能TRIP鋼具有較高的FLD0(平面應變特征點)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,相同強度級別下的TRIP鋼的沖壓成型性優(yōu)于DP鋼當前22頁，總共24頁。Trip鋼的焊接性能DP鋼和TRIP鋼在冶煉過程中加入了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點時就出現(xiàn)了點蝕。點蝕提高了其周圍的電流密度和電極壓力,導致其周圍產生更嚴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)塑性效應后才體現(xiàn)好的強塑性