加工工艺对奥氏体先进高强钢组织与力学性能的影响

摘要

随着对安全性能和降低能耗的需求日益增加，急需一种综合性能优越的结构材料，满足汽车车身材料轻量化、安全性和节能三方面的要求。因而对奥氏体不锈钢和TWIP钢的研究非常重要。
　　本文主要通过冷轧、温轧和冷轧加退火三种不同的方式对301L不锈钢进行加工，研究了变形量、轧制温度以及退火工艺对其力学性能和微观结构的影响;分析了材料的强韧化机理，得到了优化的加工工艺。同时对TWIP钢进行温轧和冷轧加退火处理，讨论了温轧压下量和退火温度对其力学性能和微观结构的影响以及TWIP钢的强韧化机制。
　　301L不锈钢在冷轧过程中产生大量α马氏体，高密度位错、层错与马氏体的交互作用使材料屈服强度提高，塑性明显降低。在温轧过程中，不发生马氏体相变，高密度的层错和位错使屈服强度提高，塑性有所降低。
　　301L不锈钢冷轧后退火，随退火时间增加，屈服强度增加，退火24h达到极值。随退火温度升高，屈服强度增加，450℃退火达到极值。随压下量增加，屈服强度提高值增加，压下量为20％时达到极值。间隙原子对位错的钉扎作用使材料屈服强度提高，马氏体相变使材料延伸率基本保持不变。
　　301L不锈钢冷轧20％后在450℃下退火24 h，屈服强度达到1164MPa，延伸率为28％，其延伸率与冷轧20％的样品相当，屈服强度提高将近500MPa。冷轧组织中含有大量位错、切变组织和α马氏体。退火后，在α马氏体中有纳米级的碳氮化物析出，可以钉扎α马氏体，使α马氏体在后续的拉伸变形过程中不再长大，阻碍奥氏体的屈服，从而进一步提高屈服强度。
　　TWIP钢在温轧过程中，产生高密度位错，屈服强度提高，塑性下降。在退火过程中，可动位错与间隙原子之间的相互作用造成屈服强度提高，缺陷密度降低以及大量析出相在晶界和晶粒的析出使得塑性下降。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 奥氏体不锈钢研究现状

1．2．1 奥氏体不锈钢概述

1．2．2 奥氏体不锈钢的变形机制

1．2．3 奥氏体不锈钢的强韧化研究现状

1．3 TWIP钢研究现状

1．3．1 TWIP钢的变形机制

1．3．2 TWIP效应的影响因素

1．3．3 TWIP钢的强韧化研究

1．4 本文立题依据及主要研究内容

第二章 实验方法

2．1 实验材料与实验方案

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验工艺方案

2．2 组织结构表征

2．3 力学性能测试

第三章 轧制工艺对不锈钢结构和性能的影响

3．1 引言

3．2 冷轧工艺

3．2．1 力学性能

3．2．2 结构演化

3．3 温轧工艺

3．3．1 力学性能

3．3．2 结构演化

3．4 本章小结

第四章 退火工艺对不锈钢结构和性能的影响

4．1 引言

4．2 退火时间的影响

4．2．1 力学性能

4．2．2 微观组织结构

4．3 退火温度的影响

4．3．1 力学性能

4．3．2 微观组织结构

4．4 冷轧压下量的影响

4．4．1 力学性能

4．4．2 微观组织结构

4．5 强韧化机理研究

4．5．1 烘烤硬化

4．5．2 析出相强化

4．6 冷轧退火对316不锈钢结构和性能的影响

4．6．1 力学性能

4．6．2 结构演化

4．7 本章小结

第五章 轧制工艺对TWIP钢结构和性能的影响

5．1 引言

5．2 温轧工艺

5．2．1 力学性能

5．2．2 结构演化

5．3 冷轧退火工艺

5．3．1 力学性能

5．3．2 结构演化

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

个人简介

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果