【摘 要】
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双相（DP）钢作为一种应用广泛的汽车用钢,其实际服役过程中的碰撞安全性和疲劳性能受到普遍关注。本研究通过不同强度级别DP钢的高速拉伸实验,研究了 DP钢在不同应变速率下的微观变形、孔洞形成与断裂机制;通过DP钢悬臂梁弯曲疲劳加载和拉-压对称疲劳加载方式的实验比较,探究了在大应变幅范围下汽车薄钢板疲劳寿命的评价方法;通过不同强度级别的DP钢小尺度样品的悬臂梁弯曲疲劳加载,研究了 DP钢的疲劳损伤变形
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双相（DP）钢作为一种应用广泛的汽车用钢,其实际服役过程中的碰撞安全性和疲劳性能受到普遍关注。本研究通过不同强度级别DP钢的高速拉伸实验,研究了 DP钢在不同应变速率下的微观变形、孔洞形成与断裂机制;通过DP钢悬臂梁弯曲疲劳加载和拉-压对称疲劳加载方式的实验比较,探究了在大应变幅范围下汽车薄钢板疲劳寿命的评价方法;通过不同强度级别的DP钢小尺度样品的悬臂梁弯曲疲劳加载,研究了 DP钢的疲劳损伤变形及断裂机制,以及DP钢疲劳寿命的影响因素。DP590钢和DP780钢的高速拉伸实验表明,两种DP钢的屈服强度和强度极限均随应变速率的升高而增加,其均匀伸长率呈现先升高后降低再升高的变化趋势。在低应变速率范围,两种DP钢铁素体中的位错形貌主要为位错缠结,随着应变速率的增加,位错密度和缠结程度升高,当应变速率升高到9×10~2s-1时,缠结位错向位错条带过渡。在不同应变速率范围,两种DP钢的微观变形均集中在马氏体/铁素体界面,而且随应变速率的升高,DP590钢铁素体内部的变形程度减小,DP780钢铁素体内部变形程度没有明显降低;随应变速率升高,DP590钢中的开裂位置由马氏体/铁素体界面开裂和马氏体开裂向马氏体/铁素体界面开裂转变,DP780钢的开裂位置没有发生明显变化,均以马氏体/铁素体界面开裂为主。冷轧DP590钢的悬臂梁弯曲疲劳加载和拉-压对称疲劳加载实验表明,在相同应变幅下,95μm厚薄箔样品悬臂梁弯曲疲劳加载的低周疲劳寿命与2mm厚薄板样品拉-压对称疲劳加载的的低周疲劳寿命接近,高周疲劳寿命差异明显,这与两种疲劳加载方式下疲劳损伤机制和裂纹扩展行为的差异有关;采用超薄悬臂梁弯曲疲劳样品,通过恒挠度控制的悬臂梁弯曲疲劳加载方式可以快速评价厚度为2 mm甚至更薄的、不易承受拉-压对称疲劳加载的车用超薄钢板的低周疲劳性能。DP500、DP590和DP780钢小尺度样品的悬臂梁弯曲疲劳加载实验表明,三种DP钢的低周疲劳寿命十分接近,高周疲劳寿命存在差异;不论是在低周疲劳范围还是高周疲劳范围,三种DP钢的马氏体/铁素体界面开裂百分比均随马氏体体积分数的升高而增加,并且马氏体/铁素体界面开裂百分比的相对比值与相应马氏体体积分数的相对比值接近;DP500钢铁素体内部侵入/挤出开裂百分比在低周疲劳条件下最大,在高周疲劳条件下最小,DP590和DP780钢铁素体内部侵入/挤出和铁素体晶界开裂百分比在低周和高周疲劳范围变化不明显;在DP钢的总应变幅-疲劳寿命关系中,低周疲劳条件下的循环变形机制相近,主要与铁素体基体的塑性变形行为有关,而且铁素体晶粒尺寸对低周疲劳寿命的影响更加显著,马氏体体积分数的影响较小。
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