马氏体基体TRIP钢的热处理工艺与性能分析

摘要

相变诱发塑性(Transformation Induced Plasticity)钢是目前比较有发展潜力的一种汽车用钢。它同时兼具高强度和高塑性，其抗拉强度和总延伸率分别可达到1200MPa和30％。而且，TRIP钢性能的可调节范围较广，不同成分的TRIP钢经过不同的热处理工艺可得到不同的机械性能，以适应汽车上悬挂系统、传动系统、安全结构件等不同需求。本文所研究的TRIP钢是以C、Si、Mn为主要合金元素的低碳Si-Mn系TRIP钢。 TRIP效应就是利用钢中的残余奥氏体在受力产生应变的情况下使之转变为马氏体，从而达到强韧化的目的。本文针对实验用钢，采用不同的热处理工艺获得了各种不同的显微组织，利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了各种工艺制度下的显微组织，通过拉伸实验测试了其拉伸变形后的力学性能，并采用X-ray衍射分析方法测定了其中残余奥氏体的含量，探讨了显微组织与力学性能的关系。最后还利用烘烤硬化处理测试了几种不同工艺下TRIP钢的烘烤硬化效应，发现TRIP钢具有良好的烘烤硬化性能。主要得出以下结论： (1)实验TRIP钢主要由铁素体、贝氏体和少量的残余奥氏体三相组成。其中残余奥氏体主要以块状或薄膜状分布在铁素体晶界上。 (2)原始组织为马氏体的TRIP钢在两相区760℃保温5min后再在贝氏体转变区400℃保温5min可得到最好的强度和塑性。 (3)利用经验公式计算出实验钢的Ms温度大致为11.3℃，试样在室温下静态拉伸后，组织中的残余奥氏体转变成了孪晶马氏体。 (4)TRIP钢在2％的预变形条件下，经过170℃的烘烤处理可以得到最佳的硬化效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪 论

1.1引言

1.2 TRIP钢的研究背景

1.3 TRIP钢的研究进展

1.4 TRIP钢的生产工艺

1.5 TRIP效应

1.6 TRIP钢中化学元素的作用

1.6.1碳含量的作用

1.6.2 Si元素的作用

1.6.3 Mn元素的作用

1.6.4其它合金元素的作用

1.7 TRIP钢中组织的作用

1.7.1残余奥氏体

1.7.2铁素体

1.7.3贝氏体

1.8 TRIP的性能特点

1.9 TRIP钢的烘烤硬化性能

1.9.1烘烤硬化机理

1.9.2 TRIP钢的烘烤硬化机理探讨

1.10本文研究内容、目的及意义

1.10.1研究目的及意义

1.10.2研究内容

第二章实验材料和实验方法

2.1实验钢的成分

2.2实验钢样品的准备

2.3实验钢的热处理

2.4实验钢的力学性能测试

2.5实验钢的组织分析

2.5.1金相组织观察

2.5.2扫描电镜观察

2.5.3透射电镜观察

2.6实验钢中各组织相对含量的测定

2.6.1铁素体含量的测定

2.6.2残余奥氏体含量的测定

第三章实验钢的热处理、显微组织及力学性能

3.1热处理原理

3.2热处理工艺参数的确定

3.2.1临界温度Ac1和Ac3的确定

3.2.2贝氏体区保温温度的确定

3.3实验方案

3.4马氏体基体的获得

3.5两相区热处理对Si-Mn系TRIP钢的影响

3.5.1两相区热处理对铁素体含量的影响

3.5.2两相区热处理对奥氏体和残余奥氏体体积百分含量的影响

3.5.3两相区热处理对试验钢力学性能的影响

3.6贝氏体转变区热处理对Si-Mn系TRIP钢的影响

3.6.1贝氏体等温温度对TRIP钢组织的影响

3.6.2贝氏体转变区热处理对TRIP钢拉伸性能的影响

3.7小结

第四章拉伸变形对实验钢组织与拉伸性能的影响

4.1 Si-Mn系TRIP钢Ms点的计算

4.2 TRIP钢的应力-应变曲线分析

4.3 TRIP钢拉伸变形后的组织变化

4.3.1 SEM观察

4.3.2 TEM观察

4.4小结

第五章TRIP钢的烘烤硬化性能

5.1预变形量对TRIP钢烘烤性能的影响

5.2烘烤温度对TRIP钢烘烤性能的影响

5.3在烘烤过程中TRIP钢组织的变化

5.4小结

第六章结 论

参考文献

致 谢