节约型双相不锈钢形变诱导塑性行为机理的研究

摘要

节约型双相不锈钢可替代传统的奥氏体不锈钢，用于制造普通乘用汽车结构件，满足未来新一代汽车在其生命周期中对低成本、高性能且环境友好的目标要求。然而，由于双相不锈钢特有的两相结构，其发生塑性变形时，两相的加工硬化行为不同，使得两相变形协调性差，导致其塑性差，现已成为其在汽车中大量应用的主要瓶颈。从节约型双相不锈钢合金体系看，其以Mn-N代Ni，使钢中奥氏体的稳定性降低，呈亚稳态，且在变形过程中可通过TRIP或（和）TWIP效应，实现增塑，从而有望突破复杂车身零件的大应变成形易裂的制约。因此弄清节约型双相不锈钢中的形变诱发塑性效应与作用机制，对新一代汽车构件对双相不锈钢的需求具有重要意义。
　　本文以一种具有亚稳奥氏体相的双相不锈钢为研究对象，研究了其不同变形阶段的塑性变形主控机制，系统探究了固溶热处理、变形参数（应变速率、温度）等关键因素对形变诱导塑性效应的影响规律以作用机理。主要研究结果如下：
　　（1）试验钢的两相中，奥氏体的变形机制支配着试验钢的变形。亚稳奥氏体受到拉力作用，其变形机制呈现出多元化现象，包括相变诱导马氏体（TRIP效应），孪晶诱导塑性（TWIP效应），位错滑移等，铁素体的变形机制为位错滑移。通过TEM和EBSD等先进技术，研究发现马氏体转变的机制为γ→α′和γ→ε→α′。此外，形变诱导马氏体（α′马氏体）可在ε马氏体带交叉点形核，还可在初始奥氏体晶界（相界）形核，并沿主滑移方向呈“锯齿”状长大，同时还可在退火孪晶晶界处形核。
　　（2）随着固溶温度的升高，奥氏体的层错能发生变化，试验钢的变形机制在1050℃以下时，以TRIP效应为主；1100℃~1150℃时，以TWIP效应为主；1200℃时，层错能不断增大，TWIP效应会被位错滑移所取代。试验钢为TRIP效应和TWIP效应共生节约型双相不锈钢，呈多阶段加工硬化特征，在TRIP效应和TWIP效应综合作用下表现出较高的多阶段加工硬化行为。
　　（3）试验钢存在速率敏感性和温度敏感性，速率为0.1s-1，变形温度为70℃时为敏感点。速率低于0.1 s-1，变形温度低于70℃时，试验钢出现形变诱导塑性效应，塑性及强度均较高；速率高于0.1 s-1，变形温度高于70℃时，试验钢不管是塑性还是强度均急剧下降，变形机制以位错滑移为主。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 节约型双相不锈钢的发展及研究现状

1.3 影响形变诱导塑性效应（TRIP/TWIP）的因素

1.4 本文研究内容

第2章 试验材料和方法

2.1 试验材料准备

2.2 显微组织的金相观察

2.3 拉伸实验

2.4 断口扫描实验

2.5 电子背散射衍射（EBSD）分析

2.6 透射电子显微镜（TEM）分析

2.7 XRD物相分析

第3章 塑性变形过程中的力学行为与形变组织演变特性

3.1 拉伸变形过程中的力学行为

3.2 试验钢亚结构演变特征

3.3 加载方向的影响

3.4 亚结构含量的测定

3.5 本章小结

第4章 固溶热处理对拉伸变形行为的影响及作用机理

4.1 相图的计算

4.2 固溶处理对试验钢组织及性能的影响

4.3 固溶处理影响拉伸变形行为的作用机理分析

4.4 不同固溶温度时马氏体转变动力学模型

4.5 本章小结

第5章 形变诱导塑性效应的应变速率敏感性

5.1 变形速率对试验钢力学性能影响介绍

5.2 拉伸速率对试验钢加工硬化行为的影响

5.3 变形温度的影响

5.4 不同应变速率时马氏体转变动力学模型

5.5 本章总结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢