采用分離式Hopkinson壓桿試驗(yàn)機(jī)、掃描電鏡等對(duì)QP980、TRIP590鋼進(jìn)行不同應(yīng)變速率下的高速?zèng)_擊壓縮試驗(yàn),分析不同應(yīng)變速率下兩種汽車用高強(qiáng)鋼的組織和性能。結(jié)果表明:兩試驗(yàn)鋼應(yīng)力計(jì)算值與測(cè)量值相對(duì)誤差在1.2%～3.3%,該誤差較小且比較穩(wěn)定,所以試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)與二波公式基本吻合。兩種汽車用高強(qiáng)鋼的工程應(yīng)力都隨著應(yīng)變速率的增大而增大,但QP980鋼板所能達(dá)到的最大工程應(yīng)力比TRIP590鋼板大;沖擊后,QP980鋼板的組織變得更加板條化且細(xì)小,組織為均勻的鐵素體和馬氏體,而TRIP590鋼板沖擊后的組織變得粗大且不均勻,隨應(yīng)變速率的增大,原始組織中的鐵素體在擠壓的過程中向四周延伸組織逐漸變大,貝氏體組織被變大的鐵素體組織掩蓋,馬氏體組織增多。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖1 分離式霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置

圖3為TRIP590鋼板在0、5000、10 000、15 000 s-1應(yīng)變速率下的掃描電鏡微觀組織，由微觀組織可以看出，TRIP590鋼板的組織由鐵素體、貝氏體和殘留奧氏體組成，殘留奧氏體呈小島狀或塊狀分布在鐵素體基體上[16]。TRIP590鋼板在不同應(yīng)變速率下沖擊后的組織變得粗大且比較不均勻，隨著應(yīng)變速率的增大，由于TRIP590鋼板被沖擊壓縮變成扁平狀，原始組織中的鐵素體在擠壓的過程中向四周延伸組織逐漸變大，貝氏體組織被變大的鐵素體組織掩蓋，而馬氏體組織逐漸增多。圖3 不同應(yīng)變速率下TRIP590鋼的顯微組織

圖2 不同應(yīng)變速率下QP980鋼的顯微組織不同應(yīng)變速率下，TRIP590鋼板組織中同時(shí)含有鐵素體和貝氏體組織，還有沖擊過程中殘留奧氏體轉(zhuǎn)變的馬氏體。隨著應(yīng)變速率的增大，原始組織中的鐵素體在擠壓的過程中向四周延伸組織逐漸變大，而存在于鐵素體與貝氏體間隙的組織則為馬氏體，這些馬氏體由存在于鐵素體與貝氏體之間的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變而來。根據(jù)Xiong等[17]在形貌對(duì)淬火配分鋼中殘留奧氏體穩(wěn)定性的研究，在顯微組織中含有高碳奧氏體和低碳奧氏體，盡管低碳奧氏體具有較低的化學(xué)穩(wěn)定性，但低碳奧氏體似乎對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變更具抵抗力。雖然該結(jié)論是在熱處理過程中得出的，但在TRIP鋼發(fā)生高速應(yīng)變的過程中，本質(zhì)上依然是一個(gè)在短時(shí)間內(nèi)的熱處理過程，而這個(gè)短時(shí)間的熱處理過程為絕熱溫升過程，所以Pychmintsev等[18]通過判斷鋼中殘留奧氏體在高應(yīng)變速率條件下的穩(wěn)定性來解釋TRIP鋼的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為。認(rèn)為由于高應(yīng)變速率下的絕熱溫升抑制或延緩了馬氏體胚的生長(zhǎng)，穩(wěn)定性高的殘留奧氏體就有可能在斷裂發(fā)生之前保留下來，保持了塑性的延續(xù)，而穩(wěn)定性低的殘留奧氏體則由于向馬氏體的早期轉(zhuǎn)變提高了強(qiáng)度，失去了塑性。這一解釋有悖于馬氏體相變的經(jīng)典詮釋[19]:由于馬氏體相變速度極快，為10-7量級(jí)，而溫升屬熱傳導(dǎo)，需一定時(shí)間才能完成，故在絕熱導(dǎo)致的溫升之前，相變已經(jīng)完成，不存在所謂的溫升抑制核胚生長(zhǎng)等原因。針對(duì)兩種觀點(diǎn)，本文認(rèn)為馬氏體的轉(zhuǎn)變是兩種原因共同導(dǎo)致的結(jié)果，即在絕熱導(dǎo)致的溫升之前和之后都存在馬氏體轉(zhuǎn)變，因?yàn)樵谑┘虞d荷較小時(shí)，主要以形變?yōu)橹�，絕熱溫升還不明顯，這時(shí)候主要以馬氏體的TRIP效應(yīng)為主，從微觀組織圖3(a～c)中也可以看出，鋼中形成的馬氏體體積較小也比較不均勻，隨著施加載荷的增加，開始出現(xiàn)了絕熱溫升，溫度有所升高，這時(shí)正處在一個(gè)比較適合馬氏體轉(zhuǎn)變的環(huán)境下，既存在形變帶來的TRIP效應(yīng)，也存在絕熱溫升帶來的溫度效應(yīng)，使得馬氏體轉(zhuǎn)變更加容易，這一點(diǎn)也可以從微觀組織圖3(d)中看出來，此時(shí)形成的馬氏體板條化更加明顯，也更加均勻。因此，高應(yīng)變速率沖擊壓縮過程中的馬氏體轉(zhuǎn)變是TRIP效應(yīng)和絕熱溫升兩種機(jī)制共同作用的結(jié)果。

【參考文獻(xiàn)】：
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