【摘要】：高強(qiáng)度鋼的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用作為汽車輕量化的一個(gè)重要途徑一直以來(lái)備受國(guó)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(jìn)高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)工藝而言,淬火-配分(Quenching and Partitioning,QP)工藝的開(kāi)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(jī)搭配,使得汽車在受到外力撞擊時(shí),高強(qiáng)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(dǎo)馬氏體,延緩縮頸的產(chǎn)生,吸收外來(lái)沖擊功。由此,與傳統(tǒng)汽車板材相比,具有相同厚度的高強(qiáng)塑性QP鋼可承受更大數(shù)量級(jí)的撞擊力,所以,QP鋼可以通過(guò)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(duì)經(jīng)過(guò)元素配分工藝處理后板材的性能影響明顯,所以,對(duì)其在調(diào)控QP鋼微觀組織及力學(xué)性能作用上的研究仍需進(jìn)一步深入。為此,文章通過(guò)光學(xué)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(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)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(xué)性能進(jìn)行了觀察與分析測(cè)試,并獲得了以下五個(gè)方面的研究成果:(1)建立QP工藝配分時(shí)間與配分?jǐn)M合因子的關(guān)系曲線,擬合因子對(duì)室溫下殘余奧氏體C含量的計(jì)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(lái)源于QP工藝的配分過(guò)程,其C含量的變化對(duì)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(shì)基本一致,有“富錳區(qū)富碳,貧錳區(qū)貧碳”的特點(diǎn);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(jì)有效,對(duì)碳-錳-硅鋼力學(xué)性能的提升有較大貢獻(xiàn);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(gè)晶粒內(nèi),對(duì)碳-錳-硅鋼抗拉強(qiáng)度的影響大。一次錳配分工藝中碳元素在從10s~50s過(guò)程中經(jīng)歷了配分不足至配分過(guò)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(wú)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(yàn)參數(shù)范圍內(nèi),一次錳配分工藝鋼抗拉強(qiáng)度總體低于傳統(tǒng)QP工藝鋼,斷后伸長(zhǎng)率及強(qiáng)塑積恰好相反,強(qiáng)塑積曲線峰值有前移現(xiàn)象;820℃錳預(yù)配分保溫20min時(shí),240℃碳配分20s的力學(xué)性能最佳;第二次錳配分溫度對(duì)抗拉強(qiáng)度影響較明顯,890℃第二次錳配分溫度下,碳配分30s時(shí)強(qiáng)塑積出現(xiàn)明顯低谷,第二次錳配分7min時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)錳元素過(guò)度配分的狀態(tài);D-Q-P工藝鋼抗拉強(qiáng)度均在875MPa以上,斷后伸長(zhǎng)率最高近24%,強(qiáng)塑積可達(dá)21GPa·%以上,綜合力學(xué)性能遠(yuǎn)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(yuǎn)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(xué)性能佳的高強(qiáng)度鋼熱處理工藝。
【圖文】：

第 1 章 緒 論理念的提出緊缺及國(guó)家節(jié)能減排這一大背景下，汽車產(chǎn)銷量國(guó)家汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)[3]，2017 年，汽車產(chǎn)量輛，同比增長(zhǎng)均超過(guò) 3%，單單就 12 月份，汽接近 3.5%，，同比增長(zhǎng) 0.10%。同樣，根據(jù)公安 2012 年以來(lái)，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車保有量幾乎呈線性全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量更是達(dá)到了 3 億輛（如圖 1.份超過(guò)了 2000 萬(wàn)輛，其中，全國(guó)汽車保有量也量中的占比超過(guò) 66%。

圖 1.2 高強(qiáng)度鋼抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)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(lái)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(xué)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(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2677925