高强塑性中锰钢的组织演变及力学性能的研究

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1、分类号UDC学位论文高强塑性中锰钢的组织演变及力学性能的研究作者姓名：蔡志辉指导教师：丁桦教授东北大学材料与冶金学院材料成形所申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：材料加工工程论文提交日期：2014年lO月23曰论文答辩日期：2014年12月30日学位授予日期：答辩委员会主席：杨柯研究员评阅人：东北大学2014年12月AThesisinMaterialsFormingEngineeringStudyonMicrostructuralevolutionandMechanicalPropertiesofMediumManganeseSt

2、eelswithSuperiorStrengthandDuctilitybySupervisor：HuaDingNortheastemUniversityDecember2014独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢：也思。学位论文作者签名：搽右粹日期：>--oij．卜占学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全

3、了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：磷、戈、臃导师签名：学位论文作者签名：终、巧、短导师签名：签字日期：山Ⅸ、J、彭．签字日期：胡1化J射东北大学博士学位论文摘要高强塑性中锰钢的组织演变及力学性能的研究摘要轻质高强汽车用钢因其兼具出色的强度和塑性，且能满足节能环保的要求而成为研究热点。强塑积

4、(抗拉强度与总伸长率的乘积)是衡量汽车用钢综合性能的指标。传统的汽车用钢的强塑积为15±10GPa％，代表性钢种有无间隙原子(InterstitialFree．疆)钢和双相钢等，为第一代汽车用钢；而以奥氏体钢为代表的第二代汽车用钢的强塑积为60±10GPa％。这两代汽车用钢在工业使用上都存在限制，如第一代钢强塑积过低，而第二代钢太昂贵。近年来，很多关于中锰钢(Mn含量为4"--'12％)的研究中发现其强塑积为≥30GPa％，是理想的第三代汽车用钢。本文主要研究Mn含量为8％和11％的TRIP钢的组织演变和力学性能。研究表明TRIP钢的力学性

5、能取决于奥氏体的含量和稳定性。优化的淬火+回火的工艺使实验钢获得了大量的奥氏体，从而保证了拉伸过程中发生明显的TRIP效应。此外，本文还研究了奥氏体稳定性的影响因素，如晶粒尺寸、形貌、化学成分等。本文获得的实验结果归纳如下：(1)热轧态实验钢在750""800*(2淬火并回火后获得的力学性能优于或与其他冷轧低合金TRIP钢和中锰钢相当，但本实验钢未经冷轧工序且需要的热处理时间较短。8Mn热轧钢能获得810,～1000MPa的抗拉强度和32"-'39％的伸长率：11Mn热轧钢能获得880"-"1100MPa的抗拉强度和34---'40％的伸长

6、率；11Mn-Nb热轧钢能获得960"-"1160MPa的抗拉强度和28"----40％的伸长率。(2)通过比较热轧实验钢在8004C淬火并回火和未回火试样的拉伸性能可知，回火可以显著地提高实验钢的塑性，主要是由于在回火过程中6铁素体的碳原子向临近的奥氏体扩散，提高了奥氏体的稳定性，从而表现出更好的伸长率。对于在850---,900。C淬火后的试样，回火显著提高塑性，降低强度，这主要是因为回火马氏体的生成使内应力降低。(3)冷轧实验钢经过淬火后均能获得优秀的力学性能。8Mn冷轧钢在730"C淬火后能获得873MPa的抗拉强度和57％的伸长率

7、；11Mn冷轧钢在750℃淬火后能获得998MPa的抗拉强度和67％的伸长率；l1Mn-Nb冷轧钢在750℃淬火后能获得979MPa的抗拉强度和63％的伸长率。11Mn钢和l1Mn-Nb的综合力学性能是目前所报道的中锰钢中最好的。(4)通过研究11Mn热轧实验钢拉伸过程中的变形行为首次观察到不连续TRIP东北大学博士学位论文摘要效应，并阐明了其产生的主要原因：第一，马氏体相变产生体积膨胀导致6铁素体和临界铁素体的变形，最终引起局部应力松弛和转移；第二，奥氏体具有不同等级的稳定性使得只有达到某一临界应力时TRIP效应才能发生。而且，研究发现临

8、界铁素体的分割使奥氏体由块状变成不同厚度和长度的薄膜状，因而具有不同等级的稳定性。(5)通过对11Mn热轧实验钢拉伸前后的组织进行EBSD分析可知，奥氏体的晶粒取向在一定程度的影