本文選題：高錳奧氏體TWIP鋼 + 高碳TWIP鋼��； 參考：《燕山大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：孿晶誘發(fā)塑性(Twinning-induced Plasticity,TWIP)鋼具有優(yōu)越的強(qiáng)度、延展性和成型性,以及優(yōu)良的能量吸收能力,是新一代汽車用鋼的有力競爭者,因此受到廣泛關(guān)注。但是,關(guān)于TWIP鋼的研究仍處于初級(jí)階段,存在很多問題還亟待解決。通過進(jìn)一步提高TWIP鋼的強(qiáng)塑性,可以更有效地降低汽車車身重量、提高燃油效率、降低溫室氣體排放,同時(shí)提高汽車的安全性能;通過對(duì)其疲勞行為的研究,可以為汽車零部件的抗疲勞設(shè)計(jì)和使用安全性提供可靠的理論依據(jù)。本論文以Fe-Mn-C系高錳奧氏體TWIP鋼為研究對(duì)象,通過拉伸性能測試及變形過程中顯微組織演化的分析,研究了增加C含量、Cr/Mo合金化以及晶粒細(xì)化三種手段對(duì)TWIP鋼拉伸變形行為、加工硬化規(guī)律的影響及其強(qiáng)塑性得到提高的微觀機(jī)理。對(duì)無鋁和3 wt.%Al(即0Al和3Al)兩種TWIP鋼在應(yīng)力控制下的低周疲勞行為進(jìn)行了研究,并利用數(shù)字圖像相關(guān)法對(duì)其低周疲勞過程中的局域變形分布及裂紋擴(kuò)展特性進(jìn)行了研究。主要結(jié)果如下:對(duì)兩種碳含量TWIP鋼(即Fe18Mn-1.0C和Fe-22Mn-0.6C)的拉伸變形行為進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果表明,增加碳含量提高TWIP鋼的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度、且保持中碳TWIP鋼的高塑性。據(jù)分析,與低、中碳TWIP鋼相比,高碳TWIP鋼中較高的碳含量提高TWIP鋼的層錯(cuò)能,導(dǎo)致應(yīng)變初期形變孿晶的形成受到抑制。另一方面,在高碳含量情況下,高碳TWIP鋼表現(xiàn)出更強(qiáng)烈的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效。增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效一方面促進(jìn)TWIP鋼的加工硬化,同時(shí)也有利于隨著應(yīng)變的增加持續(xù)形成更加細(xì)小的形變孿晶,進(jìn)而進(jìn)一步提升高應(yīng)變時(shí)的加工硬化率,推遲拉伸頸縮的出現(xiàn)。因此,高碳TWIP鋼具有更高的強(qiáng)度,同時(shí)保持高的拉伸塑性。對(duì)Cr/Mo合金化與未合金化兩種鋼(即Fe-18Mn-1.0C-2Cr-1Mo和Fe-18Mn-1.0C)的拉伸變形行為進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)Cr/Mo合金化使TWIP鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率同時(shí)升高。拉伸變形過程中,兩種鋼均產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效;但是,與未合金化鋼相比,Cr/Mo合金化鋼中的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效減弱,并抑制低應(yīng)變時(shí)形變孿晶的產(chǎn)生。在高應(yīng)變時(shí),未合金化鋼中的形變孿晶較早趨于飽和,而Cr/Mo合金化鋼卻依然保持著持續(xù)形成形變孿晶的能力。此外,Cr/Mo合金化還起到細(xì)化形變孿晶的作用。Cr/Mo合金化鋼在高應(yīng)變下持續(xù)產(chǎn)生更加細(xì)小的形變孿晶,使其加工硬化率保持在較高水平,因而同時(shí)具有更高的強(qiáng)度和更高的塑性。就中、低碳或無碳TWIP而言,細(xì)化晶粒通常提高強(qiáng)度,同時(shí)降低塑性。本論文對(duì)不同晶粒尺寸的高碳TWIP鋼(Fe-18Mn-1.0C)的研究結(jié)果表明,隨著晶粒尺寸的細(xì)化,高碳TWIP鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和塑性同時(shí)提高。通過顯微組織觀察發(fā)現(xiàn),在低應(yīng)變時(shí),晶粒細(xì)化抑制了形變孿晶的產(chǎn)生,但是在高應(yīng)變時(shí),小晶粒試樣中形成了更多、更細(xì)小的形變孿晶。由此可見,晶粒細(xì)化可以防止應(yīng)變初期產(chǎn)生過多的形變孿晶,并且能夠減小孿晶厚度。另一方面,Fe-18Mn-1.0C鋼中的高碳含量增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效,提高了加工硬化率,同時(shí)能夠促進(jìn)高應(yīng)變時(shí)持續(xù)不斷地生成形變孿晶,進(jìn)一步提高了加工硬化能力。正是這種晶粒細(xì)化和高碳的共同作用,細(xì)晶高碳TWIP鋼的強(qiáng)度和塑性同步提高。對(duì)比研究了0Al、3Al兩種TWIP鋼(即Fe-22Mn-0.6C和Fe-22Mn-0.6C-3Al)應(yīng)力控制下的低周疲勞行為。結(jié)果表明,在恒定應(yīng)力幅450 MPa下,兩種鋼的循環(huán)應(yīng)變響應(yīng)曲線均表現(xiàn)出循環(huán)硬化(即應(yīng)變幅減小)、循環(huán)飽和以及循環(huán)軟化三個(gè)階段;但3Al鋼的這三個(gè)階段均相對(duì)較短,顯示出較低的疲勞壽命。雖然3Al鋼具有較高的拉伸屈服強(qiáng)度,但是具有較低的循環(huán)硬化能力,因此在同一應(yīng)力幅下,3Al鋼的循環(huán)應(yīng)變幅明顯大于0Al鋼的循環(huán)應(yīng)變幅,進(jìn)而增加了其疲勞損傷的累積,導(dǎo)致其壽命降低。對(duì)0Al鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的研究發(fā)現(xiàn),在裂紋萌生初期,裂紋擴(kuò)展速率較慢,出現(xiàn)擴(kuò)展、停滯及偏折的斷續(xù)性裂紋擴(kuò)展。隨著疲勞周次的增加,裂紋擴(kuò)展速率逐漸加快,裂紋路徑偏折程度降低。利用數(shù)字圖像相關(guān)法對(duì)疲勞過程中的應(yīng)變場進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)試樣表面存在嚴(yán)重不均勻應(yīng)變分布,裂紋往往沿著高、低應(yīng)變梯度較大的過度區(qū)域通過,導(dǎo)致裂紋偏折,而裂紋前方的低應(yīng)變區(qū)起著抑制裂紋擴(kuò)展的作用。
[Abstract]:In this paper , the tensile deformation behavior of TWIP steel is studied by means of digital image correlation method . The results show that the high carbon content increases the yield strength and tensile strength of TWIP steel . The results show that the high carbon content increases the yield strength and tensile strength of TWIP steel . Cr / Mo alloying also plays a role in thinning deformation twin . The results show that the cyclic strain response curves of high carbon TWIP steel have higher strength and higher plasticity .

【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG142.1

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7 王s，

本文編號(hào)：1840979