冷轧高锰TRIP/TWIP钢板的退火组织及其力学性能研究

摘要

高锰Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP钢具有高强度、高塑性和很好的加工硬化现象。采用X射线衍射、背散射电子衍射技术、透射电子显微镜和拉伸实验等研究了退火温度对冷轧态Fe-25Mn-3Al-3 Si TWIP钢微观组织及力学性能的影响，并详细分析了Hall-Petch关系。同时也研究了Fe-20/25/29Mn-3 Al-3Si系列高锰钢在拉伸应变作用下应变硬化速率、微观组织变化和织构演变。
　　 结果表明:冷轧Fe-25Mn-3Al-3Si TWIP钢主要存在位错缠结、大量的剪切带和纳米晶，而形变孪晶的数量却很少。当退火保温时间为1h时，在500℃退火合金出现再结晶，到600℃退火合金再结晶基本完成。完全再结晶组织由等轴晶和退火孪晶组成，再结晶晶粒平均尺寸随退火温度的升高单调增大，而∑3晶界含量随退火温度的升高呈现不连续增加，经850℃退火1h后∑3晶界含量达到44％。常温下，退火态的Fe-25Mn-3Al-3Si TWIP钢的拉伸强度服从Hall-Petch关系，但Hall-Petch关系中的斜率K(ε)变化规律与常规钢材的K(ε）不同，主要表现在常规钢材的K(ε)随ε增加单调上升，而TWIP钢的K(ε)却随着ε的增加先逐渐增大，然后出现平台，最后下降。
　　 退火后的Fe-20Mn-3Al-3Si钢在拉伸形变过程中一直伴随着相变，表现为TRIP效应。Fe-20Mn-3Al-3 Si钢拉断试样中存在强的铜型织构{112}<111>，旋转黄铜织构{110}<1-11>以及立方织构{100}<001>，还有较弱的高斯织构{110}<001>。具有更高Mn含量的Fe-25/29Mn-3Al-3Si钢在拉伸形变过程则主要发生孪生现象，表现为TWIP效应;其拉断后主要形成强的<111>和弱的<100>织构。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 高锰TRIP／TWIP钢的介绍

1．2．1 高锰钢

1．2．2 TRIP钢

1．2．3 TWIP钢

1．3 TRIP／TWIP钢的层错能

1．4 影响TWIP钢力学性能的因素

1．4．1 合金元素

1．4．2 晶粒尺寸

1．4．3 变形温度

1．4．4 变形速率

1．5 冷变形TWIP钢退火热处理

1．5．1 回复再结晶基本理论

1．5．2 TWIP钢退火过程中力学性能的变化

1．5．3 TWIP钢退火过程中微观组织的变化

1．5．4 TWIP钢退火过程中晶界特征的演变

1．6 高锰TRIP／TWIP钢形变织构的研究

1．6．1 TRIP／TWIP高锰钢的加工硬化机理

1．6．2 织构的检测方法

1．6．3 形变织构的研究

1．7 研究的目的和内容

1．7．1 研究目的和意义

1．7．2 研究内容

第2章 实验材料及实验方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验材料成分

2．1．2 实验材料的加工工艺

2．1．3 材料热处理工艺

2．2 实验设备

2．3 维氏显微硬度及拉伸强度测试

2．3．1 显微维氏硬度测试

2．3．2 静态拉伸测试

2．4 显微组织结构分析

2．4．1 XRD物相分析

2．4．2 SEM观察

2．4．3 透射电子显微镜(TEM)观察

2．4．4 背散射电子衍射(EBSD)观察

第3章 退火温度对TWIP钢微观组织的影响

3．1 引言

3．2 不同退火温度下XRD物相分析

3．3 冷轧态微观组织分析

3．4 不同退火温度下微观组织演变

3．4．1 退火组织SEM表征

3．4．2 退火组织TEM表征

3．4．3 退火再结晶晶粒尺寸测定

3．4．4 晶界特征的演变

3．4．5 退火织构的演变

3．5 本章小结

第4章 TWIP钢再结晶退火力学性能的变化及孪晶对Hall-Petch关系的影响

4．1 引言

4．2 退火温度对TWIP钢硬度大小的影响

4．3 退火温度对TWIP钢力学性能的影响

4．4 TWIP钢中Hall-Petch关系的研究

4．4．1 晶粒大小对强度的影响

4．4．2 TWIP钢中Hall-Petch关系中的K值讨论

4．5 本章小结

第5章 应变量对高锰钢微观组织影响

5．1 引言

5．2 三种高锰钢拉伸变形后力学性能

5．3 三种高锰钢拉伸变形后的相组成

5．4 三种高锰钢拉伸变形组织演变规律

5．5 高锰钢拉伸时织构演变

5．5．1 Fe-20Mn-3Al-3Si高锰钢织构演变

5．5．2 Fe-25／29Mn-3Al-3Si高锰钢织构演变

5．6 本章小结

总结

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录