TWIP钢的显微组织与变形机制研究

采用金相、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等方法对两种不同Mn含量应变诱发孪晶(TWIP)钢拉伸前后的显微组织进行了研究.结果表明,Fe-15Mn-3Si-3Al钢的塑性增长机理主要是),γrcc→εhcp,γfcc→εhcp→αbcc相变诱发的TRIP效应;Fe-25Mn-3Si-3Al钢主要的塑性增长机制是孪晶诱发的TWIP效应.Fe-25Mn-3Si-3Al钢拉伸后有些奥氏体晶粒内存在两个或多个孪晶系统,孪晶界与原始奥氏体晶界都会阻碍孪晶的长大.层错能强烈影响TWIP钢的变形机制,随着Mn含量的增加,层错能不断增加,孪晶强化逐渐起主导作用.     

马氏体相变和形变孪晶对Fe-Mn-Si-Al钢机械性能的影响

研究了加有Al和Si的奥氏体Fe-(15～30wt%)Mn合金的形变孪晶、马氏体相变和机械性能,做了不同形变速率和不同温度的拉伸试验。用光镜、X射线衍射和扫描电镜观察了塑性形变过程中在γ(面心立方)基体中形成的孪晶,a′(体心立方)和ε(密集六方)马氏体。由于合金元素不同产生不同的相变γ→ε,γ→α′(TRIP效应),或形成形变孪晶(TWIP效应)。添加Al增加堆集层错能(γ_fee),抑制γ→ε的相变,而Si减少γ_(fee),促进γ→ε相变。这些钢密度降低,约为7.3 mg/m~3,,具有高的拉伸延性,达到95％,真实拉伸强度约1100MPa孪晶或相变诱发的优良塑性达到极高的应变速率,约ε=10~3/s,产生异常的抗冲击性,可以深拉,复杂形状零件可以反向挤压。     

高锰TRIP/TWIP效应共生钢高速变形过程中的组织演变及变形行为

对18Mn-3Al-3Si和21Mn-3Al-3Si高锰TRIP/TWIP效应共生钢动态变形过程中的变形行为,应变硬化速率、真应力和应变硬化指数随真应变的变化,以及应变硬化和基体软化间的相互作用等进行了研究,采用OM,SEM,TEM和XRD等方法对变形前后的组织进行了分析.结果表明,高应变速率下,TRIP/TWIP效应共生钢应变诱发相变途径为γ→ε→α;高速变形对滑移的抑制、奥氏体向马氏体的相变和形变孪晶对奥氏体晶粒的细化是应变硬化的主要因素;造成基体软化的原因是绝热温升效应、ε→γ的逆相变和孪晶的动态再结晶.     

TWIP钢拉伸过程中微观组织行为及力学性能分析

以Fe-22Mn高锰钢为研究对象,利用实验方法研究了室温和-70℃环境下该材料拉伸后形变组织形貌、加工硬化行为、强度及塑性。结果表明,在室温环境下,Fe-22Mn钢拉伸形变后发生α′-M相变,存在一定的TRIP效应,微观组织中存在细小形变孪晶,材料的力学性能提高。在-70℃环境下,材料拉伸未发生脆性断裂;由于奥氏体形变孪晶的存在,增加了加工硬化率,提高了材料的力学性能。     

TWIP钢拉伸过程中微观组织行为及力学性能分析

以Fe-22Mn高锰钢为研究对象,利用实验方法研究了室温和-70℃环境下该材料拉伸后形变组织形貌、加工硬化行为、强度及塑性。结果表明,在室温环境下,Fe-22Mn钢拉伸形变后发生α′-M相变,存在一定的TRIP效应,微观组织中存在细小形变孪晶,材料的力学性能提高。在-70℃环境下,材料拉伸未发生脆性断裂;由于奥氏体形变孪晶的存在,增加了加工硬化率,提高了材料的力学性能。     

退火温度对冷轧Fe20Mn0.3C钢组织及其拉伸变形行为的影响北大核心CSCD

采用扫描电镜、准原位电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射和室温拉伸实验,研究了冷轧Fe20Mn0.3C钢在700~1000℃范围内退火1 h后的微观组织及其拉伸变形行为。结果表明,随着退火温度升高材料的屈服强度逐渐降低,而抗拉强度及伸长率则先升高后降低,当退火温度为800℃时,抗拉强度和伸长率达到峰值。800℃退火试样形成了均匀细小且非常稳定的奥氏体晶粒组织,其拉伸变形机制主要为孪生诱导塑性(TWIP效应);当退火温度进一步升高,奥氏体晶粒长大,其稳定性降低,空冷及拉伸过程中均发生马氏体相变,形变机理由TWIP效应转为相变诱导塑性(TRIP效应)。准原位拉伸EBSD研究表明:在拉伸变形过程中,退火试样中的淬火ε马氏体一方面通过γ→ε形式的TRIP效应增厚,另一方面通过ε→α'形式的TRIP效应转变成α'马氏体,而裂纹容易在α'马氏体界面形核扩展,因此,淬火ε马氏体越多,材料的伸长率越低。     

退火温度对冷轧Fe20Mn0.3C钢组织及其拉伸变形行为的影响

采用扫描电镜、准原位电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射和室温拉伸实验,研究了冷轧Fe20Mn0.3C钢在700~1000℃范围内退火1 h后的微观组织及其拉伸变形行为。结果表明,随着退火温度升高材料的屈服强度逐渐降低,而抗拉强度及伸长率则先升高后降低,当退火温度为800℃时,抗拉强度和伸长率达到峰值。800℃退火试样形成了均匀细小且非常稳定的奥氏体晶粒组织,其拉伸变形机制主要为孪生诱导塑性(TWIP效应);当退火温度进一步升高,奥氏体晶粒长大,其稳定性降低,空冷及拉伸过程中均发生马氏体相变,形变机理由TWIP效应转为相变诱导塑性(TRIP效应)。准原位拉伸EBSD研究表明:在拉伸变形过程中,退火试样中的淬火ε马氏体一方面通过γ→ε形式的TRIP效应增厚,另一方面通过ε→α'形式的TRIP效应转变成α'马氏体,而裂纹容易在α'马氏体界面形核扩展,因此,淬火ε马氏体越多,材料的伸长率越低。     

Fe-Mn-Al-C系轻质钢变形行为的原位分析

采用原位分析的方法研究了0.24C-10.46Mn-5.14Al(高锰)和0.24C-3.57Mn-4.99Al(低锰)两种轻质钢在室温拉伸过程中的相变行为。结果表明:层错能为29 m J/m2的高锰试验钢表现出了明显的孪晶诱发塑性效应(TWIP),层错能相近的低锰试验钢经拉伸后奥氏体含量明显降低,组织中出现了α'马氏体,在拉伸变形过程中呈渐进式转变的相变诱发塑性(TRIP)作用,其力学性能优于高锰试验钢;高锰试验钢中奥氏体碳含量越低,稳定性越差,其向ε马氏体的瞬时相变行为越显著,从而抑制了γ→α'的转变,导致其力学性能降低。     

γ/ε双相Fe-19Mn合金在拉伸变形过程中的组织演变和加工硬化行为

采用OM、EBSD、TEM、XRD和拉伸实验等方法,研究了γ-奥氏体/ε-马氏体双相Fe-19Mn-0.0017C(质量分数,%)合金在拉伸变形过程中的组织演变和加工硬化行为。结果表明,Fe-19Mn发生了变形诱导马氏体相变,并且随着变形量的增加,相变过程由以γ→ε相变为主转变为以ε→α'相变为主。对比分析加工硬化率的变化与相含量的变化,表明ε→α'相变比γ→ε相变具有更高的加工硬化能力。同时,在变形过程中,ε-马氏体不仅发生了位错滑移,还形成了■孪晶,以满足ε-马氏体的变形协调。在γ→ε和ε→α'双重相变引起的相变诱导塑性(TRIP)效应、γ-奥氏体/ε-马氏体/α'-马氏体中的位错滑移,以及ε-马氏体的孪生变形等机制的共同作用下,Fe-19Mn的抗拉强度和总延伸率分别达到722 MPa和31%,显示出良好的强塑性匹配。     

Fe-Mn-C系TWIP钢的组织和性能

研究了Fe-Mn-C系TWIP钢的组织和性能,结果表明钢板经热轧-冷轧-热处理后,钢板可达到有57.3%的延伸率,480MPa的屈服强度和1140MPa的抗拉强度。其室温组织为单相奥氏体基体并伴有退火孪晶,拉伸变形后通过XRD检测和TEM观察发生了少量的γ→α和γ→ε→α相变同时内部有大量的滑移带和变形孪晶共存。即Fe-Mn-C系TWIP钢变形时同时有TRIP效应、TWIP效应,使钢板具有优良的力学性能。