780MPa级热镀锌用TRIP钢退火工艺及组织演变

研究了热镀锌用高强TRIP钢的退火工艺对性能的影响和组织演变规律.结果表明:实验用钢可获得780.00MPa以上的抗拉强度和24.00%以上的断后延伸率;两相区加热温度和贝氏体保温时间对钢的力学性能具有显著影响,两相区加热温度为850℃,贝氏体保温时间为30s时,实验用钢能获得最佳的综合力学性能;在贝氏体中温相变后,仍有部分亚稳奥氏体(碳含量较低)在后续冷却过程中发生马氏体相变,从而导致钢退火后的微观组织由铁素体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体组成.     

冷轧TRIP800钢的组织性能和形变行为

 采用Gleeble 3800热模拟机、MTS拉伸实验机、LEO1450携带EBSD系统的扫描电镜与高倍电镜等对TRIP800进行了组织性能考察,并对其形变过程裂纹走向与断裂机理进行了观察分析。结果表明,实验钢退火加热温度为840 ℃,保温120 s后获得最优力学性能。其残余奥氏体晶粒主要分布在晶界处,且尺寸在3 μm以下。原位拉伸时,当试样裂纹尖端遇到残余奥氏体时,应力集中促使马氏体转变,裂纹尖端被钝化,产生TRIP效应。最后,试样断口中部为剪切断裂,边部为塑性断裂。     

含铌TRIP钢连续退火后的组织性能及强化机理

在实验室模拟了含铌与无铌TRIP钢的连续退火工艺过程,通过金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、背散射电子衍射技术(EBSD)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等检测手段研究了TRIP钢的组织性能,分析了TRIP钢中残余奥氏体稳定性的影响因素及强化机理.结果表明:在连续退火工艺条件下,Nb的存在细化了TRIP钢的微观组织,与未添加Nb的钢相比,添加Nb可以提高TRIP钢中残余奥氏体含量和残余奥氏体碳含量.含铌TRIP钢中残余奥氏体主要以团块状或薄膜状分布于铁素体与贝氏体晶界,极少部分以细小球状分布于铁素体晶内.含铌TRIP钢热轧后的主要析出物为Fe₃C和(Nb,Ti)(C,N),退火后的主要析出物为(Nb,Ti)(C,N).细小含铌析出物的析出强化导致了随着退火温度的升高,屈服强度和抗拉强度升高.     

TRIP钢单向拉伸过程的组织转变特性

采用XRD和TEM研究了低碳低合金相变诱导塑性(TRIP)钢在单向拉伸状态下的组织转变特性.用Rietveld方法拟合分析了不同应变量下TRIP钢中残余奥氏体(RA)的含量.结果表明,试验中TRIP钢中RA转变量(RA-M)随塑性应变量的增大而增加.TRIP钢变形前的组织为铁素体、贝氏体和残余奥氏体,残余奥氏体主要以晶间薄片状、块状和位于铁素体晶内的细小颗粒状三种形态存在.经拉伸变形后,晶问块状或薄片状RA在应力作用下转变为孪晶结构的马氏体,铁索体晶内的细小颗粒状RA则未发现马氏体相变,但其周围会塞积高密度位错.     

微合金化热轧TRIP钢的工艺模拟

 借助MMS-300热模拟试验机研究了控轧温度区间、终冷温度、贝氏体区等温处理以及冷却路径对微合金化热轧TRIP钢组织演变规律的影响。结果表明,随着控轧温度区间“下调”,组织中的铁素体晶粒越来越细小,铁素体量逐渐增加,残余奥氏体量则先增加后减少。终冷温度升高时,组织中的残余奥氏体量也呈现出先增加后减少的变化趋势,而贝氏体温度范围等温时间的延长使残余奥氏体量增加。相对于“缓冷+快冷”,轧后采用“快冷+缓冷+超快冷”冷却路径更有助于铁素体晶粒的细化和奥氏体的残留。在“快冷+缓冷+超快冷”冷却路径下,当控轧温度区间为900~840℃,缓冷温度范围为710~680℃,贝氏体等温处理制度为450℃×5min时,组织中的残余奥氏体量达到最高值113%。     

固溶温度对中锰TRIP钢组织与力学性能的影响

以w(Mn)=8%的热轧TRIP钢(即相变诱导塑性钢)为对象,研究了热处理工艺对其显微组织与力学性能的影响规律.该中锰TRIP钢在固溶温度为800℃时,可获得包括铁素体、马氏体、残余奥氏体的多相组织.与一般TRIP钢相比,其力学性能明显提高,在固溶加回火的条件下,实验钢的抗拉强度为800～1 000 MPa,延伸率达到31%～40%,而强塑积达(30～32)GPa%.     

Nb含量对TRIP钢组织和性能的影响

利用Gleeble-1500热模拟机对不同Nb含量的TRIP钢的热轧过程进行了热模拟实验.研究了Nb含量对TRIP钢组织和性能的影响.实验结果表明：Nb的加入使得实验钢的组织得到细化,贝氏体量增多;增加Nb含量,残余奥氏体量和残余奥氏体含碳量有所降低,宏观维氏硬度值增加;Nb的质量分数为0.014%时,残余奥氏体量为19.2%、残余奥氏体含碳量为1.422%、宏观维氏硬度为258HV和抗拉强度为851 MPa.     

铌含量和热处理工艺对TRIP钢组织和力学性能的影响

通过两相区退火和贝氏体转变区等温处理,研究了铌含量和贝氏体等温处理温度对低碳 TRIP钢(w(Mn)=1.38%,w(Si)=0.6%,w(Al)=0.5%)组织和力学性能的影响.实验结果表明:增加铌含量,实验钢的残余奥氏体量减少,抗拉强度和屈服强度增加;当铌的质量分数为0.014%时,实验钢的伸长率和强塑积较高;贝氏体等温处理温度为400 ℃时,实验钢的残余奥氏体量较多,力学性能较好.     

经济型热轧TRIP钢的成分对组织和性能的影响

研究了不添加任何贵重合金元素的经济型热轧TRIP钢.在实验室用真空感应炉冶炼了不同碳、硅、锰含量的试验钢,经控制轧制和随后二阶段控制冷却获得3 mm厚的热轧TRIP钢薄板,分析研究了经济型热轧TRIP钢中碳、硅、锰等元素对组织和性能的影响.试验结果表明:在不添加任何贵重合金元素的情况下,通过合适的轧制与冷却工艺可使碳的质量分数为0.09%时获得TRIP效应;增加碳、锰含量可以提高钢的抗拉强度;锰含量对性能的影响规律与碳含量有关;硅可以在不影响伸长率的情况下提高钢的强度.仅通过控制钢中的碳、硅、锰含量,在相应的轧制和冷却条件下可获得600 MPa级和800 MPa级热轧TRIP钢,其强塑积分别达到21833 MPa·%和24650 MPa·%.     

1000MPa级TRIP钢的组织性能及强化机理

鉴于热镀锌TRIP钢在成分和工艺上的特殊性,试验采用低Si含P以及V微合金化的成分设计思路,并进行镀锌连续退火工艺模拟,分析其微观组织和性能。探讨了残余奥氏体稳定性的影响因素及强化机理。结果表明,添加P和采取较高的冷轧变形量均有利于提高残余奥氏体量及其稳定性。在残余奥氏体的形变诱导马氏体相变、贝氏体和V析出的强化作用以及铁素体晶粒细化的共同作用下,抗拉强度和强塑积分别达到1 035 MPa和25 875 MPa·%。     

合金元素和工艺参数对热轧TRIP钢动态相变的影响

利用Gleeble热模拟试验机进行单轴压缩试验,研究了C-Mn-Si TRIP钢和C-Mn-Al-Si TRIP钢过冷奥氏体形变过程的组织演变,分析了合金元素和工艺参数对过冷奥氏体动态相变的影响.与等温相变相比,C-Mn-Si钢和C-MnAl-Si钢动态相变动力学明显加快.与C-Mn-Si钢相比,用质量分数约1%的Al替代Si后,C-Mn-Al-Si钢的A₃温度明显提高,在相同变形工艺条件下C-Mn-Al-Si钢过冷奥氏体动态相变较易发生,而C-Mn-Si钢动态相变得到的铁素体晶粒比较细小.减小动态相变前奥氏体晶粒尺寸,有利于过冷奥氏体动态相变的进行.提高过冷奥氏体形变时的变形温度或应变速率均对动态相变产生一定的阻碍作用,但影响不显著.     

A Semi‐Empirical Model for the evolution of Retained Austenite via Bainitic Transformation in Multiphase TRIP Steels

Multiphase TRIP steels exhibit unique combinations of strength and cold formability, characteristics especially desirable in automotive applications. This behaviour is largely determined by the amount and stability of the retained austenite dispersion in the microstructure, produced by a two‐stage heat‐treatment, consisting of intercritical annealing followed by an isothermal bainitic treatment. The amount and stability of retained austenite is mainly determined by the proper selection of the temperature and temporal duration of the bainitic treatment. In the present work an approach is presented which allows for the calculation of the amount of retained austenite in the microstructure, as a function of bainitic treatment conditions. The approach is based on the physical characteristics of the bainitic transformation and on the stabilizing effects of the formation of bainitic ferrite in austenite. Each bainitic ferrite platelet is considered to chemically stabilize a part of the surrounding austenite due to carbon rejection. The spatial and temporal extent of this stabilization is determined by solving the corresponding carbon‐diffusion problem, and thus the amount of retained austenite contributed by any individual platelet is determined. Subsequently, the evolution of the population of the platelets in the entire microstructure is determined and, thus, the volume fraction of retained austenite as a function of transformation time is calculated. Application and comparison of calculations with experimental results, obtained from four different multiphase TRIP steel compositions, exhibited very good qualitative and quantitative agreement.     

冷轧压下率对TRIP钢组织与力学性能的影响

研究了含铝TRIP钢在相同的热处理条件和不同冷轧压下率时的组织和力学性能。结果表明,随着冷轧压下率增加,材料组织细化,屈服强度连续升高;而抗拉强度和伸长率则由于晶粒细化以及TRIP效应,先升高后降低。冷轧压下率74%时材料的综合性能最佳,此时带状组织的危害也有所减轻或消失。     

Mn和Si对中锰热轧高强钢组织和性能的影响

为了研究Mn和Si元素对中锰热轧高强钢显微组织和力学性能的影响,设计了不同Mn、Si含量C-Si-Mn系试验用钢.利用热膨胀仪、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和单向拉伸等实验方法对试验用钢的相变点、显微组织、残余奥氏体含量和力学性能进行了测定与分析.结果表明：Mn和Si对中锰热轧高强钢的显微组织影响较大,对于低Si高Mn的试验钢,其显微组织主要由粒状贝氏体组成;对于高Si高Mn的试验钢,主要由贝氏体铁素体、马氏体和残余奥氏体组成;对于高Si低Mn的试验钢,则由块状铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成.高Si高Mn试验钢获得最高的综合力学性能,抗拉强度达1200 MPa以上,总伸长率为16%,强塑积接近20 GPa·%.分析认为,试验钢这种高强度和较高的塑性是由超细晶组织和TRIP效应共同决定的.     

退火时间对冷轧中锰TRIP钢组织和力学性能的影响

采用CCT-AY-Ⅱ型钢板连续退火机模拟分析了退火时间对中锰TRIP钢0.1C-7Mn组织性能的影响规律.利用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射和X射线能量色散谱等研究了不同工艺下制备的0.1C-7Mn钢的微观组织和成分,利用X射线衍射法测量了残留奥氏体量,利用拉伸试验测试了其力学性能.0.1C-7Mn钢在650℃保温3 min退火后获得最佳的综合力学性能,其强度为1329 MPa,总延伸率为21.3%,强塑积为28 GPa·%.分析认为,0.1C-7Mn钢的高塑性是由亚稳奥氏体的TRIP效应和超细晶铁素体共同提供的,而高强度是由退火冷却过程中奥氏体转变的马氏体和拉伸变形过程中TRIP效应转变的马氏体的强化作用造成的.     

形变过程中TRIP效应的相变热动态研究

采用拉伸与测温试验同时进行的方法,将应力应变曲线与热能曲线相结合,动态研究热轧TRIP钢拉伸过程中的相变热.研究表明：热轧TRIP钢在拉伸过程中材料增加的热能由部分转变的塑性功和马氏体相变热组成,因此,拉伸过程中实际测得的试样热能高于由塑性功转变的热能.利用平均综合热能损失系数对低速拉伸的TRIP钢的热能进行补充,通过计算与推导,证实了试样在刚进入塑性变形时,一定数量的较不稳定残余奥氏体首先集中发生马氏体相变,随着应变的进一步加大,剩余的较稳定的残余奥氏体根据其稳定情况发生马氏体相变的数量逐渐减少,在试样均匀延伸结束前绝大部分残余奥氏体已转变为马氏体.结合相变热变化可动态描述热轧TRIP钢形变过程中马氏体相变的情况.     

Effect of BainiticTreatment on Microstructure and Mechanical Properties of TRIP Cold-Rolled Steel Sheets

The effects of bainitic treatment on microstructure and mechanical properties of 0.10C-1.5Mn-l.5Al TRIP-aided cold-rolled steels have been investigated.The samples were heated by intercritical annealing at 820℃for 2 min and quenched in banitic temperature with different hoding time for 5 to 300s,two salt bath were used for the heat treatment.Experimental results show that the yield strength and elongation increase with the increasing of bainitic holding time,while the tensile strength decrease.The volume fraction of retained austenite rise at the beginning of bainitic holding and then reduce,the carbon content of retained austenite increase during the bainitic holding.The tensile strengthen multiply elongation reaches the highest value at 120s.The mechanical stability of retained austenite fits well with strain hardening during deformation.