【摘要】：本文通過對實驗鋼進(jìn)行兩種預(yù)處理,獲得了馬氏體和珠光體兩種不同起始組織,然后對兩種起始組織狀態(tài)的試樣進(jìn)行了雙相區(qū)退火及隨后的等溫淬火處理。利用DIL熱膨脹儀及Gleeble 3500熱模擬試驗機(jī),對兩種起始狀態(tài)試樣在升溫加熱、雙相區(qū)保溫及等溫淬火過程中的相變行為進(jìn)行了研究;利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射儀以及MST拉伸試驗機(jī)等手段,對兩種試樣在雙相區(qū)不同溫度、不同時間保溫后等溫淬火的顯微組織和拉伸性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,升溫加熱過程中,珠光體態(tài)試樣的膨脹曲線只是在雙相區(qū)出現(xiàn)奧氏體相變的一個偏折;而馬氏體態(tài)試樣除了出現(xiàn)奧氏體相變的偏折外,在此之前還出現(xiàn)加熱過程中碳化物析出的偏折。珠光體態(tài)試樣的Ac_1、Ac_3點均比馬氏體態(tài)試樣的高,并且兩種試樣的Ac_1、Ac_3點及馬氏體態(tài)試樣的T_(θ1)、T_(θ2)均隨升溫速率的增加而升高。在雙相區(qū)780℃保溫過程中,馬氏體態(tài)試樣的奧氏體形成速率比珠光體態(tài)試樣的快;隨雙相區(qū)保溫時間的增加,馬氏體態(tài)試樣的Ms點幾乎保持不變,而珠光體態(tài)試樣的Ms點則先升高后降低,且當(dāng)保溫時間達(dá)到1h時,兩種起始狀態(tài)試樣的Ms點大致相同。在雙相區(qū)780℃保溫、隨后在320℃進(jìn)行等溫淬火時,馬氏體態(tài)試樣的貝氏體轉(zhuǎn)變速率相對較低,且不隨雙相區(qū)保溫時間而變化。而珠光體態(tài)試樣在780℃保溫10 min時的貝氏體轉(zhuǎn)變速率較快;隨雙相區(qū)保溫時間的增加,貝氏體轉(zhuǎn)變速率變緩,且當(dāng)保溫時間為1h時,其貝氏體的轉(zhuǎn)變速率與馬氏體態(tài)試樣的貝氏體轉(zhuǎn)變速率大致相同。加熱至雙相區(qū)不同溫度、保溫不同時間、然后進(jìn)行等溫淬火后,兩種起始狀態(tài)試樣的顯微組織均由鐵素體、貝氏體、殘余奧氏體及馬氏體組成。馬氏體態(tài)試樣中的鐵素體與貝氏體+殘余奧氏體+馬氏體的混合物呈條狀相間分布,而珠光體態(tài)試樣中除存在與馬氏體態(tài)試樣中類似的條狀相間分布的組織外,還含有大塊狀鐵素體。兩種起始狀態(tài)試樣中條狀相間組成物的尺寸均隨雙相區(qū)等溫溫度的升高或等溫時間的延長而增加,而殘余奧氏體含量均隨之先增加后減少。在雙相區(qū)780℃保溫時,隨著保溫時間的延長,兩種起始狀態(tài)試樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都是先升高后降低,而延伸率則表現(xiàn)為不同的變化規(guī)律:對于馬氏體態(tài)試樣來說,延伸率持續(xù)增加;對于珠光體態(tài)試樣來說,延伸率先降低后增加。在雙相區(qū)溫度780℃、各不同保溫時間情況下,馬氏體態(tài)試樣的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率以及強(qiáng)塑積均比珠光體態(tài)試樣的高。在雙相區(qū)各不同溫度、等溫相同時間1h時,隨著雙相區(qū)溫度的升高,馬氏體態(tài)試樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均升高,延伸率降低;而珠光體態(tài)試樣的抗拉強(qiáng)度雖升高,但其屈服強(qiáng)度和延伸率卻先降低后升高。在雙相區(qū)各不同溫度下保溫,兩種狀態(tài)試樣的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度相差不多,但馬氏體態(tài)試樣的延伸率及強(qiáng)塑積均高于珠光體態(tài)試樣的延伸率及強(qiáng)塑積。綜上所述,馬氏體起始狀態(tài)試樣具有更優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。
【圖文】：

圖 1-1 各類高強(qiáng)鋼的抗拉強(qiáng)度和總延伸率的比較[9,10]圖1-1總結(jié)了各種高強(qiáng)鋼的抗拉強(qiáng)度以及延伸率的關(guān)系�？梢钥闯觯琓RIP鋼在具有較高強(qiáng)度的同時，延伸率又不會太低，在各種高強(qiáng)鋼中發(fā)展前景最大，成為先進(jìn)高強(qiáng)度汽車用鋼中最典型的代表。在有外力作用時，其會發(fā)生相變誘發(fā)塑性（TRIP）效應(yīng)：其中所含的殘余奧氏體（Ra）在力的作用下轉(zhuǎn)變成為馬氏體（M），所以鋼的強(qiáng)度以及塑性均會在很大程度上增加。正因如此，TRIP鋼就具有了較好的屈服強(qiáng)度和延伸率，還有優(yōu)異的沖壓成型能力，獲得了良好的綜合力學(xué)性能，也變成了現(xiàn)

了一定的化學(xué)成分，并且設(shè)計了適合的工藝路線，，使其 TRIP 效應(yīng)得到最大的發(fā)揮體作用原理與其中的殘余奧氏體有關(guān)。由于鋼中含有一定的能穩(wěn)定奧氏體的元素經(jīng)過兩相區(qū)退火以及之后的貝氏體等溫淬火處理，進(jìn)行了兩次富碳，從而在冷室溫的過程中就會有一部分較為穩(wěn)定的奧氏體保留下來，稱為殘余奧氏體。當(dāng)外力而發(fā)生變形時，鋼中的殘余奧氏體就會發(fā)生馬氏體相變，這種相變大大提鋼的強(qiáng)度及塑性，所以稱作“相變誘發(fā)塑性效應(yīng)”，簡稱“TRIP 效應(yīng)”[22,23]。以拉伸試驗為例，對殘余奧氏體的 TRIP 效應(yīng)進(jìn)行說明，如圖 1-2 所示[24]：（1）在拉伸試驗過程中，在變形最大的位置最早發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變而局部的強(qiáng)度就得到增加，很難再發(fā)生變形，這就造成變形向其他未發(fā)生相變位轉(zhuǎn)移，因此頸縮的出現(xiàn)就會被推遲；（2）在拉伸變形時，奧氏體發(fā)生相變而轉(zhuǎn)變成馬氏體，這使局部應(yīng)力集中得弛，延緩了裂紋的出現(xiàn)；（3）殘余奧氏體和外加的應(yīng)力是共格的關(guān)系，高能界面不利于裂紋的擴(kuò)展，宏觀上來看就表現(xiàn)為伸長率的提高，尤其是均勻伸長率的提高。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2622390