【摘要】：發(fā)展成本低、性能好的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(Advanced High Strength Steel-AHSS)有助于在保證汽車安全性、舒適性的前提下,提高汽車的輕量化程度,減少尾氣排放,降低環(huán)境污染。淬火-配分(Quenching and Partitioning-QP)工藝能夠生產(chǎn)一種以馬氏體+殘余奧氏體為主要組織,并具有相變誘發(fā)塑性(Transformation Induced Plasticity-TRIP)效應(yīng)的第3代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼--QP鋼。QP工藝中的碳配分過程能夠提高奧氏體的穩(wěn)定性,使奧氏體保留到室溫(殘余奧氏體),而殘余奧氏體在應(yīng)力作用下能夠轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,吸收大量的撞擊能量,顯著地提高汽車的安全性;同時,馬氏體為QP鋼提供了超高強(qiáng)度,用QP鋼替代低強(qiáng)度的汽車材料時能減薄汽車零件的厚度,有效提升汽車的輕量化程度。為了進(jìn)一步研究QP工藝以及殘余奧氏體的穩(wěn)定性,本文設(shè)計(jì)了不同參數(shù)的C、Mn配分工藝,利用光學(xué)顯微鏡(OM)以及掃描電鏡(SEM)對試驗(yàn)鋼中的微觀組織進(jìn)行了觀察和分析,利用X射線能譜儀(EDS)對殘余奧氏體中C、Mn元素含量以及分布進(jìn)行了測試,利用萬能拉伸機(jī)對試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能進(jìn)行了測試,利用X射線衍射儀(XRD)測試了殘余奧氏體的含量,本文主要研究了C、Mn元素的綜合配分行為對試驗(yàn)鋼顯微組織與力學(xué)性能的影響,建立了碳配分模型,界定了碳配分的起點(diǎn)和終點(diǎn),計(jì)算了不同碳配分溫度下馬氏體/奧氏體(α’/γ)界面的遷移速率,并研究了拉應(yīng)力對TRIP鋼中殘余奧氏體機(jī)械穩(wěn)定性的影響,取得了如下研究成果:(1)鹽浴淬火后,馬氏體相變完成時碳擴(kuò)散到了α’/γ界面處,造成了α’/γ界面處Fe原子在馬氏體一側(cè)和奧氏體一側(cè)化學(xué)勢的不相等,為α’/γ界面的遷移提供了驅(qū)動力,因此,α’/γ界面遷移與碳配分同時啟動,由于此時α’/γ界面處Fe原子在馬氏體一側(cè)的化學(xué)勢低于奧氏體一側(cè),在后續(xù)的配分過程中,α’/γ界面向奧氏體一側(cè)遷移。(2)碳配分溫度對α’/γ界面的遷移速率起著決定性決定作用。碳配分溫度在300℃以下時,α’/γ界面的遷移速率并不明顯,當(dāng)碳配分溫度從300℃增加到400℃時,α’/γ界面的遷移速率迅速增大。(3)C和Mn元素在殘余奧氏體中的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了試驗(yàn)鋼中這兩種元素的原始含量,證明本試驗(yàn)中的Mn配分是有效的。同時,通過EDS掃描結(jié)果的分析,本文還提出了一種更有利于QP工藝中Mn元素配分的低碳中錳含銅高強(qiáng)度鋼的成分設(shè)計(jì)。(4)強(qiáng)塑積的變化趨勢與抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率上升或下降的比例有關(guān),且斷后伸長率更容易影響強(qiáng)塑積的變化。(5)試驗(yàn)鋼在拉斷后斷口出現(xiàn)了鐵磁性現(xiàn)象。由于試驗(yàn)鋼中含有α-Fe(即鐵素體和馬氏體),而α-Fe在居里溫度以下時就呈現(xiàn)出鐵磁性的特征,在拉伸過程中,鐵素體和馬氏體中磁疇為了抵抗拉應(yīng)力的作用而不被破壞,這些磁疇開始向相同的方向排列,從而在斷口兩端形成了兩個極性不同的基元磁鐵群,它們之間通過相互吸引而抵抗材料被破壞。(6)殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變率和機(jī)械穩(wěn)定性的變化規(guī)律與應(yīng)力造成的位錯增殖、塞積及殘余奧氏體吸收位錯(Dislocation Absorption by Retained Austenite-DARA)效應(yīng)有關(guān),隨應(yīng)變的增加,殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變率和機(jī)械穩(wěn)定性的變化過程明顯地分為三個階段,應(yīng)力在殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過程中的不同階段發(fā)揮了不同的作用。
[Abstract]:Advanced High Strength Steel-AHSS with low development cost and good performance can improve the lightweight, reduce exhaust emissions and reduce environmental pollution while ensuring the safety and comfort of automobiles. Quenching and Partitioning-QP process can produce a martensite+residual Austenite. The carbon partition process in QP process can improve the stability of austenite and keep it to room temperature (retained austenite), while retained austenite can transform into martensite under stress. Absorbing a large amount of impact energy can significantly improve the safety of automobiles. At the same time, martensite provides ultra-high strength for QP steel. When replacing low strength automotive materials with QP steel, the thickness of automotive parts can be reduced and the lightweight degree of automobiles can be effectively improved. The microstructure of the test steel was observed and analyzed by optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM) with the same parameters of C and Mn partitioning process. The content and distribution of C and Mn in retained austenite were measured by X-ray energy dispersive spectrometer (EDS). The mechanical properties of the test steel were tested by universal tensile machine and X-ray irradiation. The content of retained austenite was measured by X-ray diffraction (XRD). The effect of tensile stress on the mechanical stability of retained austenite in TRIP steel was studied. The following results were obtained: (1) Carbon diffused to the interface of a'/gamma when martensite transformation was completed after salt bath quenching, resulting in the unequal chemical potential of Fe atoms at the interface of a'/gamma on the martensite side and on the austenite side, which is the migration of a'/gamma interface. As the driving force is supplied, the migration of Fe atoms on the martensite side is lower than that on the austenite side. During the subsequent partitioning process, the migration of Fe atoms to the austenite side is determined by the partition temperature. (3) The content of C and Mn in retained austenite far exceeds the original content of the two elements in the test steel, which proves that the Mn matching in this test is proved. At the same time, through the analysis of EDS scanning results, the composition design of low carbon medium manganese high strength steel containing copper which is more conducive to the composition of Mn in QP process is proposed. (4) The change trend of Strength-plasticity product is related to the tensile strength and the ratio of increase or decrease of elongation after fracture, and the elongation after fracture is more likely to affect the Strength-plasticity product. (5) Ferromagnetic phenomena appeared on the fracture surface of the test steel after tensile fracture. Because the test steel contains alpha-Fe (i.e. ferrite and martensite), and alpha-Fe shows ferromagnetic characteristics below Curie temperature. During tensile process, ferrite and martensite magnetic domains are not destroyed in order to resist tensile stress, and these magnetic domains begin to be destroyed. Arranged in the same direction, two groups of elementary magnets with different polarities are formed at both ends of the fracture surface, which resist the material being destroyed by mutual attraction. (6) The transformation rate and mechanical stability of retained austenite and the stress-induced dislocation proliferation, plugging and dislocation absorption of retained austenite (Dislocation Absorptio) The n by Retained Austenite-DARA effect is related to the transformation rate of retained austenite and the mechanical stability of retained austenite are obviously divided into three stages with the increase of strain. The stress plays a different role in the different stages of the transformation from retained austenite to martensite.
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG142.1

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