冷轧奥氏体不锈钢车体板材不同位向变形行为及其应变速率敏感性的研究

摘要

亚稳态的高氮301L冷轧系列板是制造不锈钢轨道客车的主材，也是目前工程领域应用的层错能和稳定性最低的奥氏体不锈钢，因其在室温下塑性变形能产生应变诱导马氏体强化相，所以具有极强的加工硬化能力。目前，国产奥氏体不锈钢冷轧板材已经投入使用，但由于缺乏基础研究，使用中遇到了诸如板材的塑性成型难度大、成型质量差等许多亟待解决的困难。本文以国产301L-DLT、301L-ST和301L-MT三种硬化强度等级依次升高的冷轧板为研究对象，通过冷轧板材不同位向和不同变形速率的单轴拉伸以及拉深成型试验，研究不同强化等级板材的塑性成型性能，探讨可能用于改进其塑性成型性能的方法。
　　 研究结果表明：板材与轧制方向平行、垂直以及成45°角的屈服强度差距随板材的硬化强度等级升高而增大；同一板材不同位向的屈服强度不同，轧制方向最大，垂直方向最小，45°角居中；板材不同位向的应变诱导马氏体转变量也不同，轧制方向马氏体转变量最少，应变硬化率最低，而垂直方向的马氏体转变量和硬化率最高；不同硬化强度等级板材的塑性应变比r随与轧制方向角度的增加而降低；硬化强度等级升高，应变比r和平面各向异性系数△r增大，板材的各向异性和成型难度增大，成型性能降低；硬化强度等级较高的板材可以通过调整板材成型加工位向，改善成型质量。板材变形行为对应变速率速率的敏感性随硬化强度等级升高而降低，301L-DLT板的应变速率速率敏感性最高，301L-MT板的最低；三种板材的应变硬化率随着应变速率的增加而降低，硬化等级最低的301L-DLT板的硬化率随应变速率降低值最大，而301L-MT板的最小；硬化强度等级低的板材可以通过降低变形速率改善塑性成型性能。
　　 三种硬化强度板材的拉深试件在与板材轧制方向和垂直方向出现凸耳，硬化等级越高，凸耳越明显；冲模速率加快，平面应变区增大，容易发生塑性失稳；试验结果表明，通过调整板材位向和降低变形速率提高板材成型质量可行。

目录

文摘

英文文摘

致谢

序

1 绪论

1.1 不锈钢轨道轻量客车的特点及应用

1.1.1 国外不锈钢轨道轻量客车的发展及特点

1.1.2 我国不锈钢轨道轻量客车的研究与应用

1.1.3 不锈钢车体板材的研究与发展

1.2 奥氏体不锈钢车体板材的强化机制

1.2.1 高氮奥氏体不锈钢的特点

1.2.2 亚稳态奥氏体不锈钢的强化机理

1.2.3 奥氏体不锈钢的应变诱导马氏体转变

1.2.4 应变速率对应变诱导马氏体转变及变形行为的影响

1.2.5 其他影响奥氏体不锈钢变形行为的因素

1.3 选题的意义和主要研究内容

2 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 单轴拉伸

2.3 拉深成型

2.4 马氏体转变量的测定

2.5 微观组织试样制备

3 301L 奥氏体不锈钢的强化机制和变形组织

3.1 301L奥氏体不锈钢的变形机制

3.2 应变诱发马氏体转变的形核与生长

3.3 冷轧301L板材的应变强化机理

3.4 冷轧301L板材拉伸变形微观组织

3.5 本章小结

4 冷轧301L板材位向对变形行为的影响

4.1 板材位向对301L冷轧板的变形行为的影响

4.1.1 板材位向对301L-DLT板变形的影响

4.1.2 板材位向对301L-ST板变形的影响

4.1.3 板材位向对301L-MT板变形的影响

4.2 板材强化等级与位向影响的相关性

4.3 301L冷轧板的塑性应变比

4.5 本章小结

5 301L冷轧板不同位向变形行为的应变速率敏感性

5.1 301L-DLT板变形行的应变速率敏感性

5.2 301L-ST板变形行为的应变速率敏感性

5.3 301L-MT板变形行为的应变速率敏感性

5.4 冷轧强化对应变速率敏感性的影响

5.4.1 冷轧强化与板材应变速率敏感性的关系

5.4.2 应变速率对冷轧板马氏体转变的影响

5.4.3 冷轧强化板材不同位向变形应变速率敏感性

5.5 本章小结

6 301L冷轧板材拉深成型性能

6.1 301L冷轧板的拉深成型

6.1.1 301L-DLT板拉深成型

6.1.2 301L-ST的拉深成型

6.1.3 301L-MT的拉深成型

6.2 冷轧强化对301L冷轧板的拉深成型的影响

6.3 应变速率对301L冷轧板的拉深成型的影响

6.4 本章小结

总结与展望

参考文献

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