含钒低碳低硅相变诱发塑性钢的组织和性能的研究

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1、上海大学博士学位论文含钒低碳低硅相变诱发塑性钢的组织和性能的研究摘要本论文在研究含钒TRIP钢的处理工艺、组织和力学性能之间关系的基础上，成功地开发了低碳、低硅、含钒、含铝TRIP钢，该钢的最高强塑积可达22000MPa％，与传统的低碳高硅TRIP钢的性能相当。论文对新TRIP钢的静态和动态力学性能、残余奥氏体在静态和动态载荷下的转变动力学、残余奥氏体热稳定性、可镀锌性能进行了研究。论文主要内容描述如下。为了了解钒对TRIP钢组织和力学性能的影响，比较研究了含钒TRIP钢和无钒TRIP钢的显微组织随退火温度的变化规律。发现钒的添加

2、，可以有效的提高像m钢的残余奥氏体相对量，无钒钢经780℃X5min+400℃X5min处理后可以获得最高的残余奥氏体量，为10％；含钒钢经740℃X5rain+400℃x5min和800℃X5rain+400℃X5min处理后可以获得最高的残余奥氏体量，为近15％。比较研究了含钒TRIP钢和无钒TRIP钢的力学性能随退火温度的变化规律。发现，钒提高了TRIP钢的强度，0．1wt％V的添加，可以使TRIP钢的强度提高60MPa；但是，钒的添加，损害了Ⅱtm钢的塑性，0．1wt％V的添加，可以使TRIP钢的均匀延伸率下降O．1。研究

3、还发现，TRIP钢的应力应变曲线都符合幂函数盯=南，规律。无论是含钒钢还是无钒钢，经相同退火温度处理的TRIP钢的强塑积都高于DP钢的强塑积，说明残余奥氏体对于提高钢的强塑积有重要的作用。在上述研究含钒TRIP钢的组织和力学性能的基础上，成功开发了低碳、低硅、含钒、含铝TRIP钢，新TRIP钢的具体成分是C：O．11％，Mn：0．8％，si：0．55％，AI：1．O％。V．O．1％。论文研究了新TRIP钢的显微组织和力学性能随两相区退火温度的变化规律。发现，新TRIP钢含有较高的残余奥氏体量，最大值可达18％。说明钒和铝的复合添加

4、，可以有效的提高TRIP钢的残余奥氏体量。新TRIP钢经760℃x5rain+400℃X5min处理后可以获得最高的强塑积，达到22000MPa％，与传统的低碳高硅TRIP钢的性能相当。新TRIP钢具有高的n值，达到O．24，说明新TRIP钢有好的加工硬化性能，这对于汽车用钢是非常重要的。在动态冲击拉伸试验机上，研究了新TRIP钢在动态载荷下的力学性能变化规律，试验的应变率变化范围为400／s～1500／s。发现，新TRIP钢具有应变率敏感性。随应变率提高，新TRIP钢的强度、延伸率都提高，最大动态强塑积为近上海大学博士学位论文摘

5、要30000MPa％，远高于静态性能。研究了新TRIP钢中残余奥氏体在静态和动态载荷下的转变动力学。发现，方程Y=1．e-舡可以表征残余奥氏体在静态和动态载荷下的转变动力学，其中的A表征残余奥氏体随应变发生转变的速率。A越小，转变速率越慢，表示有更多的残余奥氏体可以留在变形的后期发生转变，进而可以提高TRIP钢的强塑性。与残余奥氏体量相比较，A值是影响新TRIP钢强塑积的更重要因素。不同的两相区热处理可以改变A值的大小，进而改变TRIP钢的力学性能。论文用DSC方法研究了新TRIP钢残余奥氏体的热稳定性。通过比较含残余奥氏体和不含

6、残余奥氏体试样的DSC曲线，确定了TRIP钢残余奥氏体的热分解峰。新TRIP钢的残余奥氏体热分解温度范围为400～600"C，明显高于淬火碳钢中残余奥氏体的热分解温度。论文用Kissinger方法计算了新TRIP钢残余奥氏体热分解的激活能，其值变化范围为120-．137KJ／mol。用JMA方程拟合获得了新TRIP钢残余奥氏体热分解动力学因子，据此计算的残余奥氏体热分解曲线与从DSC获得的实验结果有较好的吻合。本工作为研究TRIP钢残余奥氏体热稳定性提供了一种简便、可靠的方法。在实验室的热镀锌试验机上进行了TRIP钢的热镀锌试验研

7、究，通过选定合适的气氛露点控制等工艺条件，对含硅量达0．55wt％的新TRIP钢，成功的实现了热镀锌，并研究了不同的锌液成分对新TRIP钢镀锌层的表面形貌和构成组织的影响。发现，镀锌液的成分对TRIP钢锌层的表面形貌和构成有重要的影响，经O．5％Al+zn热镀锌后，锌层的表面为501．tm左右的等轴晶粒，锌层中组织主要由纯锌、Zn+AI+Fe和Zn+Fe组织构成；经5％AI+Zn热镀锌后，锌层的表面为1～3mm的树枝晶，锌层中组织主要由Zn+A1、Zn+AI+Fe组织构成，没有Zn+Fe组织，说明锌液中的铝抑止了Zn+Fe组织的形

8、成。关键词：钒、铝、TRIP钢、冲击拉伸、残余奥氏体、转变动力学、热分解、DSC、JMA、热镀锌Ⅱ上海大学博士学位论文摘要StudyontheMicrostructureandPropertiesoflowCarbonlowSificonTRIPs