Mn12Ni2MoTi(Al)钢的形变热处理研究

摘要

高锰TRIP钢具有高抗拉强度、高延伸率和良好的加工硬化能力，但是屈服强度较低。本文采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度计和电液伺服疲劳试验机研究了不同热处理工艺对Mn12Ni2MoTi(Al)钢微观组织和力学性能的影响，其中重点研究了形变热处理工艺（65％冷轧变形及退火）制备的超细晶粒双相Mn12Ni2MoTi(Al)钢，得到以下结论:
　　(1)固溶淬火态和冷轧态试样在480℃时效处理过程中，维氏硬度先快速升高至第一个峰值，随后分别在28h和32h达到第二个峰值(397HV和480HV)，继续延长时效时间，维氏硬度缓慢下降。固溶淬火态试样经480℃，28h峰值时效处理，试样中形成了大量纳米析出物颗粒和逆转变奥氏体(21％)，从而使其屈服强度和总延伸率分别提高至926.7MPa和17.1％;固溶淬火+峰值时效态试样经540℃，32h和540℃，48h二级时效处理，虽然奥氏体含量进一步增多(40％)使其总延伸率提高(21％)，但是抗拉强度和屈服强度却有所降低。然而，冷轧态试样经480℃，32h峰值时效处理，虽然时效强化显著增强其拉伸强度，但是奥氏体含量(5％)较低使其总延伸率极差(5.1％)。
　　(2)冷轧Mn12Ni2MoTi(Al)钢经682～710℃，1h退火处理后，其马氏体组织转变为由奥氏体和铁素体组成的亚微米级超细晶粒双相组织;682～850℃退火试样组织中形成了大量富Ti、Mo及Si元素的弥散第二相颗粒，同时随退火温度升高，试样组织中奥氏体的相对体积分数先升高后降低;710℃-1h试样组织中奥氏体的相对体积分数达到63％，再结晶晶粒和第二相颗粒的平均尺寸分别小于300nm和120nm。由于超细晶粒、第二相颗粒和奥氏体同时赋予其细晶强化、第二相强化和TRIP效应，因此Mn12Ni2MoTi(Al)钢超细晶粒双相组织试样的屈服强度和总延伸率可同时达到703.8MPa和22.7％，远高于淬火马氏体组织试样的屈服强度(457MPa)和总延伸率(12.6％)。
　　(3)冷轧Mn12Ni2MoTi(Al)钢经710℃，0.25h退火处理，试样组织中形成了大量弥散第二相颗粒，随退火时间延长，这类颗粒一直存在且没有明显粗化;由于这类第二相颗粒有效阻碍了超细再结晶晶粒的粗化，因此710℃-24h试样再结晶晶粒的平均尺寸仍然小于500nm;710℃退火1～4h试样的拉伸曲线不仅存在明显的屈服平台，而且屈服平台处强度高达800～900MPa，当退火时间延长至24h时，不仅拉伸曲线的屈服平台消失，而且屈服强度降低至595.2MPa。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 先进高强钢的发展及分类

1．2．1 发展历史和现状

1．2．2 双相钢

1．2．3 马氏体钢

1．2．4 相变诱发塑性钢

1．2．5 高锰TRIP／TWIP钢

1．2．6 淬火-配分钢

1．3 先进高强钢的强化和增塑机制

1．3．1 主要强化机制

1．3．2 主要增塑机制

1．4 第三代先进高强钢

1．4．1 第一代和第二代先进高强钢的优缺点

1．4．2 第三代先进高强钢的设计与开发

1．4．3 马氏体时效-TRIP钢

1．5 研究意义、目的和主要内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究目的和主要内容

第2章 实验材料及实验方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验材料的制备

2．1．2 实验钢的加工工艺

2．1．3 实验钢的热处理工艺

2．2 微观组织分析

2．2．1 XRD物相分析

2．2．2 扫描电子显微镜(SEM)观察

2．2．3 透射电子显微镜(TEM)观察

2．3 力学性能测试

2．3．1 维氏硬度

2．3．2 拉伸性能

2．4 实验设备

第3章 时效处理对Mn12Ni2MoTi(Al)钢微观组织和力学性能的影响

3．1 引言

3．2 固溶处理后不同冷却方式试样的微观组织和力学性能

3．2．1 微观组织分析

3．2．2 拉伸性能

3．3 时效处理对固溶淬火态试样微观组织和力学性能的影响

3．3．1 维氏硬度

3．3．2 XRD物相分析

3．3．3 SEM观察

3．3．4 拉伸性能

3．4 时效处理对冷轧态试样微观组织和力学性能的影响

3．4．1 维氏硬度

3．4．2 拉伸性能

3．4．3 微观组织分析

3．5 本章小结

第4章 退火温度对冷轧Mn12Ni2MoTi(Al)钢微观组织和力学性能的影响

4．1 引言

4．2 退火温度对微观组织的影响

4．2．1 XRD物相分析

4．2．2 SEM观察

4．2．3 TEM观察

4．2．4 HAADF观察

4．3 退火温度对力学性能的影响

4．3．1 维氏硬度

4．3．2 拉伸性能

4．3．3 拉断试样表征

4．4 本章小结

第5章 退火时间对冷轧Mn12Ni2MoTi(Al)钢微观组织和力学性能的影响

5．1 引言

5．2 退火时间对微观组织的影响

5．2．1 XRD物相分析

5．2．2 SEM观察

5．2．3 TEM观察

5．3 退火时间对力学性能的影响

5．3．1 维氏硬度

5．3．2 拉伸性能

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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