低铝低硅TWIP钢的组织与性能研究

摘要

为适应现代汽车安全、节能、减重、环保的发展趋势，近年来，钢铁工业不断的改进创新，研制和开发高强、高塑性钢以实现汽车的轻量化，并且保证汽车的安全可靠。高锰TWIP钢由于其具有极高的延伸率和中等的抗拉强度，在汽车制造业中有广泛的应用前景。传统的TWIP钢一般含有2％～3％的铝和硅，由于铝、硅的含量过高而影响到TWIP钢的工业化生产，因此有必要开发低铝、低硅的TWIP钢。
　　本课题将TWIP钢铝、硅的含量都控制在1％。通过力学性能测试，结合光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等表征技术，探索固溶处理制度和拉伸速度对实验钢力学性能的影响。主要内容包括:
　　(1)对热轧后的实验钢，进行不同制度的固溶处理，然后进行单向拉伸，获得热轧状态和不同固溶制度下TWIP钢的力学性能和组织，分析固溶处理对实验钢力学性能的影响。实验结果表明，固溶处理后实验钢的综合力学性能显著提高。对实验钢进行不同变形量的拉伸实验，研究其塑性变形机制。
　　(2)从X射线衍射分析可知:热轧实验钢和固溶温度为900℃、1000℃和1100℃固溶时间为1h的实验钢，拉伸前后都是奥氏体，并没有发生相变。
　　(3)对冷轧后的实验钢，分别进行低速和高速拉伸，得到不同拉伸速度对材料力学性能、组织和塑性变形机制的影响。低速拉伸时，随着拉伸速度的提高，断后延伸率都不断下降，而抗拉强度变化不大;高速拉伸时，随着拉伸速度的提高，试样的抗拉强度逐渐提高;而断后延伸率达到最大值后，急剧下降。
　　(4)对断口进行SEM分析，结果表明实验钢断口都为韧窝断口，体现出良好的塑性，其变形断裂过程为微孔洞形核、长大和聚合。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 TWIP钢的发展及研究现状

1．3 TWIP效应及其原理

1．4 影响TWIP效应的因素

1．4．1 合金元素对TWIP效应的影响

1．4．2 热处理对TWIP效应的影响

1．5 层错、不全位错、扩展位错

1．5．1 层错

1．5．2 不全位错

1．5．3 扩展位错

1．5．4 奥氏体钢的层错能

1．6 退火孪晶与形变孪晶

1．7 TWIP钢的力学性能

1．8 本文研究的目的、意义和内容

1．8．1 研究的目的、意义

1．8．2 研究内容

第2章 固溶处理及金相组织分析

2．1 合金成分设计

2．1．1 实验钢层错能计算

2．1．2 形变机理分析

2．2 TWIP钢的热轧工艺

2．3 热轧钢的固溶处理制度

2．4 试样制备

2．5 金相组织分析

2．6 硬度测定

2．7 本章小结

第3章 热轧和固溶处理实验钢的力学性能

3．1 实验钢拉伸实验

3．2 拉伸试样制备

3．3 热轧实验钢力学性能

3．4 固溶处理后实验钢力学性能

3．4．1 固溶时间为0．5h实验钢力学性能

3．4．2 固溶时间为1．0h实验钢力学性能

3．4．3 固溶时间为1．5h实验钢力学性能

3．4．4 讨论

3．5 实验钢的应变硬化率分析

3．6 实验钢不同变形量组织分析

3．6．1 金相组织分析

3．6．2 透射电镜观察

3．7 实验钢的断口形貌

3．8 透射电镜观察

3．8．1 析出物观察

3．8．2 位错的观察

3．8．3 形变孪晶观察

3．9 X射线衍射分析

3．8 本章小结

第4章 冷轧实验钢的力学性能

4．1 冷轧制度

4．2 制备拉伸试样

4．3 冷轧板低速拉伸

4．4 冷轧板高速拉伸

4．5 高速拉伸时的瞬时应变硬化速率n

4．5 金相组织分析

4．6 实验钢的拉伸断口分析

4．7 透射电镜观察

4．8 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢