Fe-20Mn-0.6C TRIP/TWIP钢拉伸性能及微观结构表征

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高MnTRIP/TWIP钢由于具有优异的综合力学性能、成型性能和良好的能量吸收性能等优点,成为汽车用钢的一个重要发展方向。虽然国内外已经开展了较为广泛的研究,但是大部分仅局限于分析TRIP或者TWIP一种效应存在时的力学性能和塑性变形机制。本文主要研究一种Fe-Mn-C系新型TRIP/TWIP钢的力学性能和塑性变形机理,旨在为该TRIP/TWIP的研究提供理论及实践依据。实验主要从以下两个方面进行:首先通过金相、XRD和EBSD等手段分析Fe-20Mn-0.6C TRIP/TWIP钢在热轧-冷轧-热处理各个阶段微观组织变化,并通过静态拉伸的方法测试其力学性能;其次,将热轧TRIP/TWIP钢拉伸至不同应变量并利用XRD、金相、SEM. EBSD和TEM等手段研究拉伸变形过程中微观组织变化和塑性变形机制。研究表明:Fe-20Mn-0.6C冈热轧后在室温下组织为奥氏体并伴有退火孪晶。冷轧后有大量形变孪晶生成,孪晶密度随着冷轧量增大而增加。在冷轧压下量为10%和20%时,该实验钢的变形组织中出现马氏体。冷轧后的钢板经过750℃热处理后发生回复再结晶,晶粒明显细化,存在大量的∑3、∑9等特殊晶界。热轧板表现出优异的综合力学性能,屈服强度为365MPa,抗拉强度达到924MPa,伸长率>80%,强塑积高达73.9GPa.%。热轧板经过750℃热处理后,抗拉强度略降低为907MPa,断后伸长率达到90%以上,强塑积上升至84.4GPa-%。该热轧板的抗拉强度和屈服强度均随着冷轧压下量增加而增大,断后伸长率则不断下降,当冷轧量达到40%时,屈服强度和抗拉强度分别达到1423MPa和1454MPa,断后伸长率和强塑积仅为13%和18.9GPa’%。冷轧钢板热处理后抗拉强度约970MPa,断后伸长率>60%,强塑积>60GPa·%。热轧板在拉伸变形过程中,出现TRIP和TWIP效应。位错在孪晶界、晶界处塞积引起应力集中诱发孪生,随着应变量增大,孪晶数量增多,并且逐渐出现多套孪晶系。应变量较小时,马氏体相变并不明显,较大变形量时大量的马氏体在孪晶和晶界附近弥散分布。热轧钢板拉伸变形机制可分为四个阶段:A阶段(εtrue≤0.025)主要为位错滑移增殖;B阶段(0.025<εtrue≤0.39)主要为层错、位错滑移塞积和孪生交替阶段,伴有少量马氏体相变;C阶段(0.39<εtrue≤0.49)为孪生、位错滑移塞积以及马氏体相变相互协调变形阶段;D阶段(0.49<εtrue)为二次孪生与位错滑移阶段,并有马氏体相变。
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