【摘要】：高強度鋼的開發(fā)及應(yīng)用作為汽車輕量化的一個重要途徑一直以來備受國內(nèi)外各大汽車廠商的關(guān)注與青睞。而就第三代汽車用先進高強度鋼的生產(chǎn)工藝而言,淬火-配分(Quenching and Partitioning,QP)工藝的開發(fā)及成果轉(zhuǎn)化具有廣闊的研究及應(yīng)用前景。QP鋼基于組織中馬氏體及殘余奧氏體雙相組織的有機搭配,使得汽車在受到外力撞擊時,高強度馬氏體抵抗鋼板變形,而受到外力作用的殘余奧氏體由于相變誘發(fā)塑性(Transformation Induced Plasticity,TRIP)效應(yīng)的發(fā)生形成了誘導馬氏體,延緩縮頸的產(chǎn)生,吸收外來沖擊功。由此,與傳統(tǒng)汽車板材相比,具有相同厚度的高強塑性QP鋼可承受更大數(shù)量級的撞擊力,所以,QP鋼可以通過鋼板減薄的手段保證汽車安全性并滿足汽車輕量化要求。C、Mn元素作為QP鋼中兩種最重要的奧氏體穩(wěn)定化元素,對經(jīng)過元素配分工藝處理后板材的性能影響明顯,所以,對其在調(diào)控QP鋼微觀組織及力學性能作用上的研究仍需進一步深入。為此,文章通過光學電鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、電子探針X射線顯微分析儀(EPMA)、X射線衍射(XRD)分析儀、萬能拉伸試驗機對經(jīng)過C-Mn綜合配分工藝處理后的碳-錳-硅鋼的微觀組織、奧氏體碳元素的階段性含量、C、Mn元素配分行為及其分布以及力學性能進行了觀察與分析測試,并獲得了以下五個方面的研究成果:(1)建立QP工藝配分時間與配分擬合因子的關(guān)系曲線,擬合因子對室溫下殘余奧氏體C含量的計算影響較為明顯;建立了最終殘余奧氏體C含量與關(guān)鍵配分參數(shù)理論模型,最終殘余奧氏體中碳含量的60%以上來源于QP工藝的配分過程,其C含量的變化對最終奧氏體的穩(wěn)定性具有決定性影響。(2)一次、二次錳配分及D-Q-P工藝鋼C、Mn元素均出現(xiàn)富集現(xiàn)象,兩元素配分趨勢基本一致,有“富錳區(qū)富碳,貧錳區(qū)貧碳”的特點;二次錳配分工藝的C、Mn元素分布差異最為明顯,配分效果最佳,錳配分工藝設(shè)計有效,對碳-錳-硅鋼力學性能的提升有較大貢獻;建立了雙相區(qū)錳配分模型。(3)一次錳配分工藝、D-Q-P工藝及傳統(tǒng)QP工藝鋼微觀組織均由板條馬氏體、鐵素體及薄膜狀殘余奧氏體組成,一次及D-Q-P工藝中晶界明顯,馬氏體板條呈平行態(tài)分布于每個晶粒內(nèi),對碳-錳-硅鋼抗拉強度的影響大。一次錳配分工藝中碳元素在從10s~50s過程中經(jīng)歷了配分不足至配分過剩的變化階段,馬氏體板條束平行度降低,位向多元化程度加深,最終馬氏體板條呈短小無序、邊界模糊的狀態(tài)。第二次錳配分溫度的升高使馬氏體板條位向多元化。(4)本試驗參數(shù)范圍內(nèi),一次錳配分工藝鋼抗拉強度總體低于傳統(tǒng)QP工藝鋼,斷后伸長率及強塑積恰好相反,強塑積曲線峰值有前移現(xiàn)象;820℃錳預配分保溫20min時,240℃碳配分20s的力學性能最佳;第二次錳配分溫度對抗拉強度影響較明顯,890℃第二次錳配分溫度下,碳配分30s時強塑積出現(xiàn)明顯低谷,第二次錳配分7min時開始出現(xiàn)錳元素過度配分的狀態(tài);D-Q-P工藝鋼抗拉強度均在875MPa以上,斷后伸長率最高近24%,強塑積可達21GPa·%以上,綜合力學性能遠高于相同參數(shù)下一次、二次錳配分及傳統(tǒng)QP工藝鋼。(5)四種工藝鋼拉伸斷口均分布有直徑及深度不等的韌窩,呈明顯韌性斷裂特征。D-Q-P工藝鋼韌窩大小最為均勻,呈等軸態(tài),平均直徑和深度明顯大于傳統(tǒng)QP工藝鋼,且其最大應(yīng)變值遠大于一次、二次C-Mn綜合配分工藝和傳統(tǒng)QP工藝鋼,是一種可生產(chǎn)綜合力學性能佳的高強度鋼熱處理工藝。
【圖文】：

第 1 章 緒 論理念的提出緊缺及國家節(jié)能減排這一大背景下，汽車產(chǎn)銷量國家汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)[3]，2017 年，汽車產(chǎn)量輛，同比增長均超過 3%，單單就 12 月份，汽接近 3.5%，，同比增長 0.10%。同樣，根據(jù)公安 2012 年以來，我國的機動車保有量幾乎呈線性全國機動車保有量更是達到了 3 億輛（如圖 1.份超過了 2000 萬輛，其中，全國汽車保有量也量中的占比超過 66%。

圖 1.2 高強度鋼抗拉強度和斷后伸長率間的關(guān)系[17]P 鋼成分是在 TRIP 鋼成分的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的5]。典型 Q&P 鋼主要元素及含量如表 1.2 所示。表 1.2 Q&P 鋼的典型化學成分（wt.%）[46-54]Mn Si Al Cr Mo V P S 3.00 1.50 - - - - - - 1.80 1.40 0.04 - - - 0.02 <0.01 0.59 2.00 - 1.33 0.03 - 0.009 0.004 1.61 0.35 1.10 - - - 0.09 - 1.87 0.35 0.87 - - - 0.06 - 1.65 1.67 - - - 0.20 - - 0.73 1.69 - - - - 0.009 0.001 2.00 1.56 - - - - <0.005 0.002 1.30 1.27 - 0.56 - - - - 0.21 0.10 - 12.27 - - 0.006 0.01
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1

【參考文獻】

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本文編號：2677925