Fe-30Mn-3Si-4Al鋼的組織與力學(xué)性能.pdf

1、汽車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，汽車產(chǎn)業(yè)的快速增長，拉動了對汽車用材料的強(qiáng)勁需求。同時(shí)，節(jié)能減排以及提高其安全性已經(jīng)成為了汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢，人們主要通過兩個(gè)途徑來提高汽車用鋼的性能:1）提高原有鋼的性能;2）開發(fā)新的高強(qiáng)韌性鋼，其中最具有代表性的便是孿晶誘發(fā)塑性鋼——TWIP(Twinning InducedPlasticity)鋼。TWIP鋼所具有的良好的成形性能更適用于那些對結(jié)構(gòu)要求復(fù)雜的零部件。另外，TWIP鋼的能

2、量吸收能力是傳統(tǒng)深沖鋼的兩倍多，并且沒有低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度。正是由于這些優(yōu)異的性能，使TWIP鋼成為新一代高強(qiáng)鋼的發(fā)展方向。本文以成分為Fe-30Mn-3Si-4Al的TWIP鋼為研究對象，對熱軋?jiān)嚇舆M(jìn)行750℃的熱處理，隨后以壓下量分別為10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％對其進(jìn)行冷軋，將冷軋后試樣在500℃下去應(yīng)力退火并以5.6×10-3/s的應(yīng)變速率進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)。研究了不同壓下量下TWIP鋼的拉伸力學(xué)性能以及宏觀織

3、構(gòu)的變化規(guī)律，研究結(jié)果為實(shí)際應(yīng)用提供了一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，主要內(nèi)容包括:
　　(1)分析了不同壓下量對樣品的力學(xué)性能的影響，拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在小變形量下（壓下量＜40％），材料具有較好的塑性，其斷后伸長率達(dá)到了30％以上。樣品的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度隨著冷軋壓下量的增大而提高，而其塑性則呈現(xiàn)相反的趨勢。當(dāng)壓下量為10％時(shí)，其屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度分別為610 MPa和766MPa，均勻延伸率＞31％;當(dāng)壓下量為70％時(shí)，樣品的屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度分

4、別增加為1260MPa和1378MPa，但是其均勻延伸率僅為2％。
　　(2)樣品的強(qiáng)塑積隨著冷軋壓下量的增大而減小，當(dāng)壓下量10％時(shí)，其強(qiáng)塑積為47492 MPa％;當(dāng)壓下量70％時(shí)，樣品的強(qiáng)塑積減小為9233 MPa％。
　　(3)X-射線衍射分析表明在冷軋前后，材料均保持了全奧氏體組織。計(jì)算得到室溫下該材料的層錯(cuò)能(SFE)數(shù)值為36.11mJ/ m2，符合孿生變形所需要的SFE數(shù)值范圍(20-40mJ/m2)，進(jìn)一步

5、證明該合金成分的鋼的變形過程中以孿生變形機(jī)制為主，而非相變(SFE＜20 mJ/m2)。光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，隨著冷軋壓下量的增加，樣品中的形變孿晶密度逐漸增加。利用透射電子顯微鏡觀察冷軋量10％試樣拉伸前的形貌，發(fā)現(xiàn)樣品的微觀結(jié)構(gòu)特征主要為大量的形變孿晶。
　　(4)對成分為Fe-30Mn-3Si-4Al的高M(jìn)n鋼的加工硬化行為進(jìn)行了分析，認(rèn)為其塑性變形分為兩個(gè)階段，即變形初期的位錯(cuò)滑移和隨后的變形孿生。由于滑移與孿生的交互作用，