逆相变退火中锰钢断裂机制的研究

摘要

随着高强度钢在汽车工业中的应用越来越广泛，对高强度钢的研究也越来越火热。同时M3（多相(Multiphase)、亚稳(Metastable)、多尺度(Multiscale)）组织调控理论的提出，使得新型的汽车用中锰钢及其处理工艺得到了较大的应用与发展。
　　本文以太钢生产的中锰钢(0.1C5Mn)热轧板为实验材料，对中锰钢在双相区进行逆相变退火工艺处理；利用扫描电子显微镜，透射电子显微镜，X射线衍射以及背散射电子显微镜对中锰钢微观组织进行表征，发现中锰钢在经过双相区退火后获得由残余奥氏体与铁素体组成的板条相间的双相组织，退火时间越长，钢中残余奥氏体含量越高，板条宽度越大；利用单轴拉伸实验对中锰钢板材进行拉伸实验，获得其不同退火时间下的钢的力学性能，并对不同退火时间的钢进行不同拉伸量下的定量拉伸，以观察中锰钢在拉伸过程中的断裂过程。研究发现，中锰钢从微观机制上说属于微孔聚合性断裂，其断口呈韧窝状。四种不同退火时间的中锰钢在断裂过程中均分为三个步骤：微孔的产生，微孔的聚合以及裂纹的扩展。微孔根据其产生的位置和诱因的不同可以分为三类：由夹杂物引起的微孔，晶界亚晶界上产生的微孔以及板条块内部的微孔，微孔的不同分类决定了裂纹扩展也分为三种不同情况。而不同退火时间的钢，其断裂过程也有不同的地方，比如当退火时间足够长时，会出现马氏体的断裂，这在短时间退火时是不能观察到的。
　　通过对中锰钢退火工艺以及其组织和力学性能的研究，发现中锰钢的高强度与高塑性主要与钢中残余奥氏体相有关；且随着退火时间的不同，钢中获得不同的残余奥氏体形态(含量及分布)，其在拉伸过程中的断裂过程也出现不同，而断裂过程的不同决定了中锰钢在经过不同时间退火后的非均匀延伸率。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 汽车用钢

1.3 第三代汽车用钢及组织调控

1.4 钢的强化理论

1.6 断裂力学

1.7 本文研究目的和研究内容

2 实验材料与实验方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

3 逆相变退火对中锰钢组织与性能的影响

3.1 引言

3.2 热处理工艺对中锰钢微观组织的影响

3.3 热处理工艺对中锰钢力学性能的影响

3.4 本章小结

4 短时间退火中锰钢的断裂过程

4.1 引言

4.2 退火5min的中锰钢断裂过程

4.3 退火1h的中锰钢断裂过程

4.4 断口形貌

4.5 本章小节

5 长时间退火中锰钢的断裂过程

5.1 引言

5.2 退火6h中锰钢的断裂过程

5.3 退火时长48h中锰钢的断裂过程

5.4 断口形貌

5.5 讨论

6 全文总结

致谢

参考文献

附录1(攻读学位期间发表论文目录)