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近年来,人们对环保、资源和能源的重视不断加强,对汽车的安全标准要求也不断提高。以相变强化为主的先进高强度汽车用钢的开发和应用已成为研究的主流课题之一。Q&P钢是一种新型高强度高塑韧性的马氏体钢,属第三代高强钢,具有优异的强度和塑韧性综合性能,作为汽车结构用钢可大大减低汽车重量,增强车体抵抗撞击的能力,提高运行安全性,具有很好的发展前景。本研究拟通过探索提高Q&P钢强塑性的合理配分工艺,为发展具有高强塑积的第三代汽车用钢组织调控技术提供理论依据。 本研究分别以C-Si-Mn系和C-Mn-Al系冷轧低碳钢为实验材料,采用坩埚式盐浴炉进行Q&P热处理工艺,利用差示扫描量热仪(DSC)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机、X射线衍射(XRD)等实验手段对组织和性能进行分析,研究了Q&P工艺中奥氏体化温度、奥氏体化保温时间、淬火温度、配分时间、配分温度等工艺参数对显微组织和钢中残余奥氏体含量的影响,并研究了不同工艺下的力学性能的变化规律,最终确定了两种实验钢的最佳热处理工艺。主要研究结果如下: (1)本实验奥氏体化工艺中,奥氏体化温度越高,保温时间越长,奥氏体化程度越高。但奥氏体化温度过高时,会导致奥氏体晶粒变大,影响配分后的力学性能。 (2) C-Si-Mn系实验钢配分实验结果表明:Q&P配分温度的高低和配分时间的长短强烈影响了最终残余奥氏体含量。配分时间低于300s时,残余奥氏体的含量随着配分温度的升高逐渐增加;较长的等温时间有利于碳的扩散,能保证碳原子由马氏体向残留奥氏体的富集。最佳配分工艺下,残留奥氏体量(体积分数)可以达到10%以上,从而使试验钢具有良好的强塑积。 (3) C-Mn-Al系实验钢由于Al元素的添加,大幅度地提高了相变温度。该实验钢完全奥氏体化工艺为加热至1130℃并且保温4分钟。力学性能测试结果表明,两相区奥氏体化的Q&P工艺得到的力学性能要好于单相区奥氏体化的Q&P工艺,对应的最终组织为马氏体、铁素体和残余奥氏体。 (4)本实验中C-Si-Mn系实验钢的最佳热处理工艺为奥氏体化920℃×5min+300℃×30s淬火+350℃×5min配分。其延伸率约15.5%,抗拉强度为1352MPa,强塑积可达到21259 MPa%。C-Mn-Al系实验钢的最佳热处理工艺为奥氏体化1050℃×5min+200℃×30s淬火+350℃×1min配分。其延伸率约22.5%,抗拉强度为967MPa,强塑积可达到21757 MPa%。