两相区轧制对中锰钢组织演化及性能影响的研究

【摘要】本文通过对低碳中锰钢进行两相区退火及两相区轧制，细化了组织，保留了较高含量的残余奥氏体，而且在较高塑性的基础上，提高了材料的强度；并通过对轧板在不同温度下的拉伸试验及室温下不同变形量的预拉伸试验，分析了残余奥氏体的稳定性及在拉伸过程中组织中残余奥氏体发生TRIP效应的机理；最后，通过对两相区轧制后的中锰钢，进行不同温度及不同变形量的冷轧，研究了在冲压成型之前，组织中残余奥氏体的稳定性及材料强度和塑性的变化。（1）两相区轧制过程中，组织逐渐由无方向性的奥氏体和铁素体板条逐渐转变为趋于平行轧制方向的奥氏体和铁素体的两相片层组织，存在很少的碳化物析出，在82.5%轧制变形量后，片层组织的厚度仅有约0.12μm，组织得到明显细化；且在两相区轧制过程中，残余奥氏体的含量没有明显减少，在最大变形量下仍然保持在30%以上；轧板的屈服强度和抗拉强度随轧制变形量的增加而逐渐升高，在最大轧制变形量下抗拉强度达到1300MPa，均匀延伸率随轧制变形量的增加变化不大，保持在30%以上，强度积在45GPa%左右，达到了第三代汽车用钢对高强度高塑性的要求；室温冲击性能随轧制变形量的增加略有降低，但是低温冲击性能得到提高，甚至在液氮温度下，冲击功仍然保持有25J，这也满足了新一代汽车用钢对安全性能的要求。（2）两相区轧制后，对77.5%轧制变形量的轧板进行了不同温度下的拉伸实验，材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率受温度的影响呈正弦分布，证明残余奥氏体在室温下能够使TRIP效应发挥最好的效果，随着温度的升高或者降低，TRIP效应逐渐减弱；不同预拉伸变形量的温室单向拉伸实验，证明了在拉伸过程中存在吕德斯带，其本质是由于局部残余奥氏体在受到拉伸应力时，向马氏体转变，从而导致局部不均匀变形造成的，这不仅能够延迟颈缩，提高材料的延伸率，而且使材料具有较高的强度。（3）两相区轧制后在室温和373K下的不同变形量的冷轧，材料的组织仍然以残余奥氏体和铁素体两相片层为主，随着轧制变形量的增加，残余奥氏体含量逐渐减少，部分奥氏体转变为马氏体，多余的碳与碳化物的形式在片层间析出；而冷轧温度的提高有助于更多残余奥氏体的保留，经373K冷轧10%变形量后，组织中仍然存在有约14%的残余奥氏体，这些残余奥氏体使373K冷轧后的轧板较室温下轧制的轧板具有更高的延伸率；冷轧后，屈服强度和抗拉强度得到提高，其中室温冷轧10%变形量的轧板的屈服强度达到约1180MPa，较两相区轧制后的高出约100MPa，这是由于冷轧使组织中的位错密度增加，从而导致了位错强化；冷轧导致材料的冲击性能略有下降，而373K下冷轧能够使材料的冲击性能保持不变，这是由于温度的提高，不但使较多的残余奥氏体得以保留，而且在较高的轧制温度下，抑制了组织中位错的增加，降低了组织的位错密度。
【作者】张睿；
【导师】彭志坚；曹文全；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】中锰钢；两相区轧制；残余奥氏体；TRIP效应；细晶强化；

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