【摘要】：以馬氏體為先形成相的低合金多相鋼因其高強(qiáng)度和低成本成為近年來研究的熱點(diǎn)。但對于多相顯微組織的相變機(jī)制尤其是碳分配機(jī)制、先形成馬氏體對后期貝氏體的影響以及多相鋼力學(xué)性能的強(qiáng)化機(jī)制并未有系統(tǒng)的研究。本課題設(shè)計(jì)了一種新型等溫工藝,對兩種中碳低合金鋼(55Mn2SiCr鋼及60Si2Mn鋼)進(jìn)行處理。其中,55Mn2SiCr鋼(A鋼)采用A工藝,即奧氏體化后在170v淬火,隨后在250℃等溫不同時間后空冷。60Si2Mn鋼采用B工藝,通過調(diào)整淬火溫度(180℃和150℃)和等溫溫度(280℃、250℃和220℃)進(jìn)行處理。隨后利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能譜分析儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)和Image-pro Plus圖像分析軟件對兩種鋼的顯微組織隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行分析,并通過硬度、彎曲測試和拉伸等測試討論力學(xué)性能與多相顯微組織之間的關(guān)系,進(jìn)而探討低合金多相鋼在處理過程中的相變機(jī)理、碳分配的機(jī)制、先形成馬氏體對后期貝氏體形成的影響及2000MPa級高強(qiáng)鋼的多相協(xié)同強(qiáng)化機(jī)制。顯微組織觀察表明實(shí)驗(yàn)鋼處理后的顯微組織均由先形成馬氏體、貝氏體型鐵素體、殘余奧氏體/淬火馬氏體構(gòu)成。隨著等溫時間的延長,貝氏體型鐵素體不斷增多,而殘余奧氏體含量最終呈現(xiàn)下降的趨勢,且由塊狀向小島狀及膜狀發(fā)展。A鋼的力學(xué)性能測試結(jié)果表明,其硬度隨等溫時間延長總體呈現(xiàn)下降趨勢,最終至55HRC左右。彎曲和拉伸性能隨著等溫時間的延長先增加后降低,等溫120min時獲得最高彎曲強(qiáng)度4000.9MPa和最高抗拉強(qiáng)度2030MPa。彎曲和拉伸斷口總體呈現(xiàn)脆性斷裂的特征。XRD分析表明,殘余奧氏體及其含碳量乘積越高,彎曲和拉伸強(qiáng)度越高。B鋼的力學(xué)性能測試結(jié)果表明,其抗拉強(qiáng)度均隨等溫時間的延長先增加后降低,最高抗拉強(qiáng)度在240min或120min取得。隨著淬火溫度的降低,B鋼的拉伸性能顯著下降。隨著等溫溫度的降低,其拉伸性能總體呈現(xiàn)上升的趨勢。當(dāng)在250°C等溫240min時,B鋼獲得最高抗拉強(qiáng)度值2106MPa。當(dāng)在2200C等溫時,B鋼的強(qiáng)度值隨等溫時間的變化波動不大,均在1600MPa以上。拉伸斷口均呈現(xiàn)脆性斷裂的特征。EDS測試結(jié)果表明先形成馬氏體內(nèi)部碳分布不均,且馬奧界面上存在貧碳和富碳區(qū)。TEM測試表明其內(nèi)部存在ε碳化物的析出。低合金中碳多相鋼在設(shè)計(jì)熱處理工藝下獲得的2000MPa級超高強(qiáng)度是細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化、加工硬化及膜狀組織的共同強(qiáng)化等多種強(qiáng)化機(jī)制協(xié)同作用的結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG142.1;TG156
【圖文】：

全性的完美結(jié)合，拓寬汽車制造業(yè)的材料發(fā)展前景［３＿５］。逡逑１．２先進(jìn)高強(qiáng)鋼的發(fā)展及分類逡逑如圖１－１所示為鋼鐵行業(yè)著名的“香蕉圖’’（Ｂａｎａｎａ邋ｃｈａｒｔ）邋［６］。此圖以不同的強(qiáng)度和延逡逑伸率級別定位鋼種，對高強(qiáng)鋼的發(fā)展脈絡(luò)可以進(jìn)行清晰的梳理。逡逑傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼主要包括無間隙原子鋼（ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ－ｆｒｅｅ）ｓｔｅｅｌ）、低合金高強(qiáng)鋼（ＨＳＬＡ逡逑（Ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｌｏｗａｌｌｏｙ）ｓｔｅｅｌ）、供烤硬化鋼（ＢＨ（Ｂａｋｅ－ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）ｓｔｅｅｌ）等。其特征有二：逡逑一、強(qiáng)度較低；二、伴隨著強(qiáng)度的增加，其延伸率出現(xiàn)大幅下降。以上特征使得傳統(tǒng)高強(qiáng)逡逑鋼難以滿足日益增長的對鋼材高性能的需要。在這一背景下，ＡＨＳＳ鋼逐漸發(fā)展起來，其逡逑發(fā)展歷程主要可分為三個階段［７］：逡逑第一個階段為第一代ＡＨＳＳ鋼，主要包括雙相鋼（Ｄｕａｌ邋ｐｈａｓｅ邋（ＤＰ）邋ｓｔｅｅｌ）、相變誘發(fā)逡逑塑性鋼（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｉｎｄｕｃｅｄ邋ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ邋（ＴＲＩＰ）邋ｓｔｅｅｌ邋）、復(fù)相鋼（Ｃｏｍｐｌｅｘ邋ｐｈａｓｅ邋（ＣＰ）邋ｓｔｅｅｌ）逡逑和馬氏體鋼（Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ（ＭＡＲＴ）ｓｔｅｅｌ）。與傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋼相比，第一代ＡＨＳＳ鋼在提高強(qiáng)逡逑度的同時，并未大幅增加工業(yè)成本，因而在汽車工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用［８，９】。在１．２．１節(jié)逡逑中將以ＴＲＩＰ鋼為例，介紹第一代ＡＨＳＳ鋼的典型特征及力學(xué)性能特點(diǎn)等。逡逑第二個階段的鋼種主要為位于圖１－１上方的孿晶誘發(fā)塑性鋼（Ｔｗｉｎｎｉｎｇ－ｉｎｄｕｃｅｄ逡逑ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ（ＴＷＩＰ）ｓｔｅｄ）。ＴＷＩＰ鋼強(qiáng)度高且成形性非常好

０邐２００邋４００邋ＭＸ）邋８００邋１０００邋１２００邋ｌ－ＭＫｌ邋ＩＮＫ＞邋１８００邋；０００邋２２００邋２４００邋２ｆ＊００逡逑抗拉強(qiáng)吃Ｔｅｎｓｉｌｅ邋Ｓ丨ｒｅｎｇ丨ｈ．邋ＭＰａ逡逑圖１－１邋ＡＨＳＳ鋼發(fā)展“香蕉圖”逡逑１．３邋第一代邋ＡＨＳＳ逡逑第一代ＡＨＳＳ鋼作為最早被開發(fā)和利用的先進(jìn)高強(qiáng)鋼，已經(jīng)在汽車等工業(yè)中得到了廣逡逑泛的應(yīng)用。在本節(jié)中將主要介紹第一代ＡＨＳＳ鋼中的ＴＲＩＰ鋼。逡逑１．３．１邋ＴＲＩＰ邋鋼逡逑ＴＲＩＰ鋼最早是由Ｖ．Ｆ．Ｚａｃｋａｙ發(fā)現(xiàn)和命名的［１５］。它在適應(yīng)車身輕量化發(fā)展的同時，還逡逑能夠減少油耗，提高車輛的安全性，滿足了汽車工業(yè)對于高強(qiáng)高塑鋼板的需求，因而得到逡逑了廣泛了應(yīng)用。逡逑１．３．１．１合金成分逡逑ＴＲＩＰ鋼中主要的化學(xué)元素有碳、錳、硅／鋁等。其合金元素含量相對較低，如８００ＭＰａ逡逑級ＴＲＩＰ鋼，總的合金元素含量只有３．５邋ｗｔ．邋％ｔ１６］。逡逑碳元素在ＴＲＩＰ鋼中起著非常重要的作用。為了實(shí)現(xiàn)ＴＲＩＰ效應(yīng)，要確保奧氏體中含有逡逑足夠的碳以使Ｍｓ點(diǎn)維持在室溫下１５－２５°Ｃ。而出于焊接性能的考量，ＴＲＩＰ鋼中的碳含量逡逑一般在邋０．２０－０．２５邋ｗｔ．邋％［１６’１７］。逡逑錳元素在ＴＲＩＰ鋼中起到穩(wěn)定奧氏體的作用

ＴＲＩＰ鋼典型的０Ｍ顯微組織［２３］，可見ＴＲＩＰ鋼主要由鐵ｉｔｅ，Ｂ）、殘余奧氏體（Ｒｅｔａｉｎｅｄａｕｓｔｅｎｉｔｅ，ＲＡ）和少量馬氏體色大塊狀為等軸鐵素體。白色島狀組織為殘余奧氏體，主現(xiàn)在塊狀鐵素體晶內(nèi)。貝氏體一般與殘余奧氏體相鄰，分�？绽漶R氏體含量較少，在顯微組織中很難分辨。ＴＲＩＰ鋼－０．６５，貝氏體的體積分?jǐn)?shù)占０．２５－０．３５，殘余奧氏體占０．０５－

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本文編號：2775449