Al元素对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响特性综述

随着"节能、减排、环保"意识的逐渐增强,实现汽车轻量化已成为汽车用钢的主要发展目标之一,其中,Fe-Mn-Al-C系低密度钢加入Al后具有良好的力学性能及应用性能,受到广大研究者的青睐.因此,从密度、弹性模量、析出物、层错能、力学性能及应用性能等方面总结Al元素对Fe-Mn-Al-C系低密度钢的影响规律.重点分析Fe-...     

低密度钢中有序析出相的研究进展

随着"减重、节能、降低碳排放"的绿色制造理念越来越深入人心,对传统钢铁材料升级换代的需求显得尤为迫切,第三代汽车用钢已成为各国研发机构和企业关注的焦点。高强度、高韧性、轻量化的先进钢铁材料成为第三代汽车用钢的一个新的研发方向。主要通过在Fe中添加较多的轻质元素如Al、Mn、Si等进行合金成分设计来显著降低钢材密度;同时通过调控基体组织和析出相构成、形态来平衡钢材的强度和塑韧性,从而使钢具有高的强塑积和低的密度。本文针对Fe-Al、Fe-Mn-Al、Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分及组织特征,介绍了低密度钢中Kappa碳化物,(Fe,Mn) Al、Ni Al型B2相,(Fe,Mn)_3Al型DO_3相和β-Mn相的晶格参数及相关性能特征。结合国内外对低密度钢的最新研究,着重对低密度钢相图的热/动力学计算、各有序析出相的元素配分和析出行为(特征、形态、大小)、析出相对钢组织演变与强韧性机制的影响等进行了总结,并基于现有的研究,展望了高强度、高韧性、低密度钢进一步的研究方向。     

退火工艺对冷轧中锰中铝低密度钢组织与性能的影响

钢铁材料的轻量化、增强增韧是目前先进金属材料的重点研究方向.在钢材固有合金元素的基础上,通过添加一些增强其性能的元素及低密度元素等,可以显著改善钢材的综合性能,并降低零件质量.随着汽车工业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越深入和广泛.目前,Fe-Mn-Al-C系低密度钢主要借鉴了中/高锰钢成分设计、热处理工艺、组织性能调控的研究思路,形成性能优异、成本合理的高强韧性钢.本工作针对中锰中铝低密度钢(12. 4% Mn,4. 7% Al,0. 1% C(均为质量分数,下同))的成分特点,通过对冷轧试样在Ac1与Ac3附近进行退火处理,调控基体相稳定性和组织构成.结果表明:γ奥氏体稳定性与原始组织形态、退火条件和拉伸应力有很大的关联,其组织转变遵从γ奥氏体→ε马氏体→α'马氏体规律;在850 ℃退火、保温15 min条件下,获得了抗拉强度、延伸率分别为854 MPa、44. 3% ,强塑积为37. 8 GPa·%的优异性能.     

Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢氢脆微观机制的研究进展

随着汽车行业的快速发展,轻量化汽车用钢的研发和应用越来越广泛。抗拉强度超过1000 MPa的第二、三代汽车用钢往往是复相组织,通过固溶、析出、变形、细晶强化等各种强化方式,在基体中形成大量缺陷,导致钢材服役过程中对氢更加敏感,容易在很小的氢溶解条件下发生氢脆。Fe?Mn?C系、Fe?Mn?Al?C系等含Mn量高的汽车结构用钢因层错能较高,不仅直接决定了其强韧性机制,还对其服役性能有重要影响。在Fe?Mn?C系TWIP钢的成分基础上,添加少量Al元素,形成Fe?Mn?(Al)?C钢,不仅能降低钢材密度,提高钢材的强韧性,也因Al元素改变了钢材的微观组织构成,一定程度上令氢脆得到缓解。但当Al含量较高时,形成低密度钢,其组织构成更加复杂,析出物更多,导致氢脆敏感性更显著。本文从Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢的组织构成、第二相、晶体缺陷等特征出发,综述了H在Fe?Mn?(Al)?C钢中的渗透、溶解和扩散行为,H与基体组织、析出相、晶格缺陷的交互作用,H在钢中的作用模型、氢脆机制、氢脆评价手段和方法等。并评述了Fe?Mn?(Al)?C高强韧性钢氢脆问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过第一性原理计算、分子动力学模拟和借助氢原子微印技术、三维原子探针等物理实验相结合的方法是从微观层面揭示高强韧性钢氢脆机制的未来发展方向。      

Fe-Mn-Al-C低密度高强钢焊接技术的研究与进展

从Fe-Mn-Al-C低密度高强钢的组织性能、焊接难点以及主要的焊接方法出发,综述了Fe-Mn-Al-C低密度高强钢因第二相析出、合金元素挥发与偏析、热影响区晶粒长大与软化而引起的焊接难点,当前主流焊接工艺及其在Fe-Mn-Al-C低密度高强钢中的应用。针对典型的焊接工艺特点,结合Fe-Mn-Al-C高强钢在焊接过程中第二相的析出、焊接裂纹和成分偏析的产生等所存在的问题,指出激光-电弧复合焊、激光钎焊、搅拌摩擦焊等新焊接工艺将会在解决此类钢材焊接问题的具有较好的优势,是未来值得密切关注的研究方面。     

钢铁表面化学镀镍的研究进展

综述了化学镀镍的研究进展,包括Ni-P二元合金镀层、Ni-P基多元合金镀层和复合镀层,指出了化学镀镍未来的发展方向.     

Fe-12Mn-2Al-0.1C冷轧钢板冲压成形数值模拟与实验

以Fe-12Mn-2Al-0.1C冷轧钢板为研究对象，进行了扩孔成形实验，获得了不同冲压速度下的扩孔率，讨论了冲压速度对板料成形性能的影响机制。使用Dynaform 9.2有限元仿真软件对钢板扩孔成形过程进行了数值模拟，获得了该材料在不同虚拟凸模速度下的扩孔成形极限图、板料厚度以及扩孔率。通过数值模拟发现，扩孔率随着虚拟凸模速度的增加大体呈上升趋势，在虚拟凸模速度为15000 mm·s^-1时进行扩孔，既能保持冲压件板形，又可改善其扩孔性能。实验结果表明，扩孔率随着冲压速度的增大呈先上升后下降的趋势并在冲压速度为20 mm·min^-1时获得最大扩孔率50.90%;冲压成形过程中的冲压速度决定了相变诱导塑性(TRIP)效应中残余奥氏体的相变速率，从而决定了钢板的成形性能。     

Fe-Mn-Al-C系低密度钢及其强韧化机制研究进展

汽车行业的迅速发展使得能源消耗、环境污染等问题日益严重，而开发高强度且轻量化的汽车用钢对节能减排具有重要意义。目前正在研发的第三代先进高强钢包括轻质（Lightweight）钢、Q&P(Quenching and partitioning)钢和中锰钢（Mn质量分数为5%～10%）。其中，Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢由于Al元素的加入，在密度降低的同时保持着良好的力学性能，满足第三代汽车用钢对轻量化的要求。同时，由于大量Al、Mn和C元素的添加，Fe-Mn-Al-C系低密度钢的冶炼连铸、微观结构、变形机制、加工过程及应用性能与传统钢种大不相同。本文系统阐述了Fe-Mn-Al-C系低密度钢的成分设计及其中合金元素的作用，介绍了低密度钢的微观组织结构特征；重点讨论了单一铁素体钢、奥氏体基钢、奥氏体基双相钢和铁素体基双相钢的各种强韧化机制，包括固溶强化、细晶强化、沉淀强化及其独特的应变硬化机制，如相变诱导塑性（TRIP）、孪晶诱导塑性（TWIP）、微带诱导塑性（MBIP）、剪切带诱导塑性（SIP）和动态滑移带细化（DSBR）等；并就层错能（SFE）对奥氏体钢变形机制产生的影响进行...