發(fā)布時間：2020-07-30 06:36

【摘要】：汽車工業(yè)的發(fā)展,汽車保有量的增加,帶來了三大問題:能耗,排放和污染。而且提高汽車性能,改善汽車安全性也十分迫切。因而現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu),性能和技術(shù)的重要發(fā)展方向是減重,節(jié)能,降低排放和提高安全性。提高安全性主要通過車身本身的合理設(shè)計及選擇具有高撞擊能量吸收能力的材料,即高塑性材料;因而未來汽車用鋼的發(fā)展應該朝著高強度,高塑性,低成本和易加工化等方向發(fā)展。本文采用中錳合金成分體系,碳含量在0.1%~0.3%之間,錳含量控制在4%~8%,同時添加了Si和少量的Nb進行微合金化。本文針對四種不同合金成分的試驗鋼,采取兩相區(qū)退火方式,退火溫度在570~670℃下和退火時間分別為1h和10h時,研究退火溫度和退火時間對試驗鋼的組織及力學性能的影響,以及合金元素對試驗鋼的組織及力學性能的影響。試驗結(jié)果表明,四種不同成分試驗鋼在試驗的條件下,隨著退火溫度的增加,抗拉強度呈上升的趨勢;延伸率呈下降的趨勢;殘余奧氏體體積分數(shù)呈先上升后下降的趨勢,但退火溫度過高,穩(wěn)定性下降;強塑積隨著退火溫度的升高先增加后下降,當退火溫度在600℃時,組織主要由細小的鐵素體和奧氏體組成時,其綜合力學性能達到最優(yōu),0.18C-4Mn-Nb鋼在退火600℃,其A_(80)標距下的強塑積達21GPa·%。在570℃下退火時間較短時,出現(xiàn)部分未再結(jié)晶組織,隨著退火時間延長至10h時,組織再結(jié)晶完全,其延伸率高于在退火1h條件下的延伸率。但過長的退火時間并不能使奧氏體的體積分數(shù)增加,反而會降低奧氏體的穩(wěn)定性,在退火溫度為600℃時,其延伸率較低,低于退火時間為1h時的延伸率。四種試驗鋼中的碳含量越高,未溶碳化物的含量越高,Mn含量大于5%試驗鋼的殘余奧氏體的體積分數(shù)和強塑積較高,試驗鋼的綜合力學性能較優(yōu)異。通過對四種不同成分中錳鋼微觀組織及力學性能分析表明,冷軋中錳鋼在兩相區(qū)退火過程中發(fā)生了逆相變,獲得了大量的亞穩(wěn)態(tài)奧氏體,其退火后的微觀組織主要由超細晶鐵素體和大量的亞穩(wěn)態(tài)奧氏體組成,奧氏體通過TRIP效應,極大地提高了加工硬化能力,不僅提高了實驗鋼的塑性還提高了抗拉強度,其超高的抗拉強度主要由TRIP效應和超細晶的鐵素體基體共同提供的。試驗鋼中的錳元素能擴大兩相區(qū)和提高亞穩(wěn)奧氏體的穩(wěn)定性,Mn含量較高的試驗鋼的殘余奧氏體的體積分數(shù)較高,增加其TRIP效應。冷軋中錳鋼獲得高強塑性主要是由殘余奧氏體相的TRIP效應以及超細晶鐵素體和位錯的滑移共同提供的。
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1;TG335.12;TG161
【圖文】：

代先進高強鋼的發(fā)展背景汽車的發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)世紀以來，汽車隨著社會的進步和經(jīng)濟的迅速發(fā)展已經(jīng)成為人可少的交通工具，巨大的市場需求，促動著中國汽車工業(yè)飛速產(chǎn)量每年都保持著高速的增長速度（圖 1.1），我國汽車的銷售美國并成為世界第一的汽車銷售量大國，2017 年汽車產(chǎn)量達時，國內(nèi)汽車的保有量同樣保持著高速增加（圖 1.2），在 20有量已經(jīng)高達 2.18 億量。汽車產(chǎn)量的增長，汽車保有量的增一系列嚴峻的環(huán)境和經(jīng)濟等方面的問題，如 PM2.5 大氣污染市交通擁堵，加重對國外油氣資源的依賴等等。根據(jù)大量的研約四分之三的油耗與整車質(zhì)量有關(guān)，整車質(zhì)量只要每下降 10%%，同時可以減少 4%的尾氣排放量[1]。另外，由于汽車安全標乘用車必須通過各種安全方面的碰撞測試[2]，以達到安全標準

圖 1.2 近幾年中國汽車保有量的變化Fig.1.2 Change in Chinese car ownership in recent years的安全標準、環(huán)境污染、資源消耗、節(jié)約能源及成本等方面給巨大的挑戰(zhàn)，因此，汽車目前朝著輕量化，降低燃油消耗，減性的方向發(fā)展[3]。近年來，為了不斷追求汽車輕量化，不斷增材料在汽車上的用量，鋁合金、鎂合金、塑料及復合材料與汽越激烈，這種競爭積極有力地推動了第三代汽車先進高強鋼的展�，F(xiàn)在不僅降低汽車材料的生產(chǎn)、汽車的制造過程及使用過耗，而且汽車的材料及其結(jié)構(gòu)的輕量化也得到保證；另一方撞安全標準，要求材料及結(jié)構(gòu)具有高的強塑積[4]。國際汽車協(xié)會對電動汽車的用鋼的估計，可通過 HSS 和 AH7%的材料來有效的減輕車身的目標。車的重量接近 188kg 已經(jīng)不多，能耗的節(jié)約和成本減小并且可以很快的解決問題，汽車 5 星級[5]，因此大大的推動了對第三代高強鋼的研發(fā)。

明顯的的增加，鋼的強塑積也呈現(xiàn)明顯的增加，并且?guī)缀跏蔷�性增加示，若能提高鋼中的奧氏體組織（即 FCC 結(jié)構(gòu)）的成分含量，汽車用、綜合的力學性能都將得到提高，這是提高汽車鋼的一個有效的辦法。強度是第三代汽車鋼所必須具備的性能，例如要求某鋼材的抗拉強0MPa 以上，那么也就意味著鋼材的基體組織的材料強度需要滿足更高能夠達到使鋼材的整體抗拉強度在 1000MPa 以上的要求[10]。主要以 B基體的多相組織是第三代先進高強鋼獲得高塑性和高強度的保證，例如氏體、超細晶、馬氏體等，另外，還必須包含有亞穩(wěn)態(tài)的殘余奧氏體，大于 20%。因此可知待開發(fā)的新型高塑性高強度的具有優(yōu)良的綜合力學三代高強鋼組織應該具有高強度特性的 BCC 結(jié)構(gòu)作為基體，再加上較細晶 FCC 相的復合相組成[11]。因為第三代先進高強鋼的研發(fā)還處于開始階段，各國對于其的綜合力學有統(tǒng)一的規(guī)定，但是世界各國的主要關(guān)注焦點仍然是共同來提高鋼板的性，第三代高強汽車鋼應要求具備 30～40GPa·%的強塑積(圖 1.3)，介和 TWIP 鋼間的“性能帶”之間[12]。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2775172