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诱发塑性成型的高强度钢
. Jacques
摘要:
最近提出高强度和高延展性的钢的发展与进步是依靠机械诱导的残余奥氏体的马氏体相变的TRIP效应而改进的,即分散在软质的铁素体基矩阵。因此,奥氏体在室温下稳定和保留专门设计的钢种,已成为最重要的耐温性或热处理方法。尤其是,富碳原子奥氏体在两相区退火和贝氏体相变,被认为是非常有效的保留奥氏体的方法。在变形过程中,亚奥氏体逐步转变,增加了加工硬化的程度。这种由于应力和应变的增加导致硬马氏体的外观的变形。
介绍
这些年来,为了满足越来越严格的高标准要求,几种方法已被提出来改善铁和钢的机械性能。事实上,由于Fe-C系合金系的化学组成使它呈现出一种特殊的性能,让它在不同阶段表现出从塑性到脆性的机械性能。此外,这些相可以结合内细粒度的微观结构视为原位复合材料。
在不同的变形机制下,机械马氏体相变的奥氏体加载已经被人们研究了很长一段时间[1-3]。TRIP(相变诱导可塑性)被提出来表示这种变形机制的马氏体相变的效率[4-6]。事实上,这种现象,通过使加工硬化增加,推迟了转变的开始,从而提高了成形性。
TRIP效应最近在低合金钢方面重新获得关注[7]。新钢的设计等级和微观结构事实上是出于对钢铁行业的过程中始终更好适合高强度结构钢,低生产成本的考虑。在汽车业行强度级别高于500MPa和高达1000MPa且不会降低可成形性的钢种不断需求。20世纪90年代所看到的的发展和新成型的表征高强度钢的牌号,即所谓的TRIP协助的多相钢[8]。如图1所示,这些钢目前复杂的多相微观结构是由铁素体基体和多相的分散体贝氏体,马氏体和亚晶粒的残余奥氏体组成的。
潜在的改善所带来的这些TRIP-辅助钢论证,研究集中在两个主要方面:
(1)加工工艺路线的设计带来了细晶组织的权利与适于稳定奥氏体的量;
(2)加工硬化的理解和机械性能的复合显微组织显示出TRIP效果。

图1 扫描电镜(a)和EBSD(b)显微照片,示出了典型的显微组织的TRIP-辅助多相钢((a)***酒精溶液腐蚀;(b)相位图(FCC是白色,BCC是灰色)。
TRIP-辅助的钢材实际上是对应于一个基因突变的残余奥氏体的方式。事实上,尽最大努力,以避免存在残余奥氏体,特别是在焊缝,由于脆化和断裂的原因,最近
研究表明残余奥氏体的最大化得稳定性问题[9]。另一方面,钢的TRIP辅助的强度和延展性的独特的组合也显示出了他的重性。相反的TRIP钢的开发在20世纪60年代到70年代[10-12],他们的确存在独特的功能,TRIP效应发生在细小奥氏体晶粒分散的软的铁素体基体。这是不仅TRIP效果而且从这些复杂的微观结构的新兴复合强化效果需要得到表征。
下文推荐把重点放在两个方面,即目前提出的多相微结构含有适当的奥氏体为一般原则处理和突出其力学性能的因素。
2. TRIP辅助多相钢的加工
TRIP辅助的多相钢在目前情况下的,奥氏体在室温下的部分稳定是为了确保其含碳量,这是元素奥氏体稳定最强的方式。如图2所示,奥氏体的的富碳区沿着一定的散热或热循环方向发生。冷热轧后,一般形态多相的显微组织,即分散铁素体和奥氏体晶粒,结果从两相退火开始发生。第一个富碳奥氏体晶粒伴随着成核和生长两个阶段。为了研究铁素体/奥氏体退火期间形成的混合物在20世纪70年代到80年代[13-15]提出了双相钢。然而,在退火时最大富碳奥氏体不会阻止在室温下马氏体的淬火相变。第二阶段为进一步提高所需要的碳富集。
如图2所示,第二阶段与合金元素相结合的保温温度使室温下的碳原子进一步富集,使奥氏体更加稳定[16-17]。众所周知,贝氏体相变的过程中,在贝氏体铁素体转变到周围奥氏体的过程中,碳原子重新分配形成了贝体铁素体/碳化物混合物的特殊形态。此外,添加一些已知的合金元素可以推动碳饱和的奥氏体的形成而不是渗碳体析出。贝氏体相变也因此成为最重要的处理的TRIP辅助钢的方法。
图2 示意图表示的形变热处理适用于热轧或冷轧TRIP辅助多相钢(C:奥氏体:A:铁素体,A0:马氏体,AB:贝氏体)。
目前的实验已证实贝氏体相变诱生钢产生TRIP的某些性能。因此,当前的问题是影响奥氏体存在温度应在室温[9]:(ⅰ)合金元素[16-17],(ii)奥氏体晶粒的尺寸[23],(iii)奥氏体之前的变形[24]。
除了碳(%),二氧化锰(%,提供一定的淬透性),真正的难题是要找到合适的合金元素,延迟在贝氏体或抑制渗碳体析出转化。这是众所周知的,硅抑制渗碳体析出[21-25]。然而,高硅所需要的水平不适合以及与工业的实际的镀锌扁钢产品[26]。铝也被证明可以有效抑制渗碳体沉淀,从而促进奥氏体的碳的聚集[27-28