低铝低硅TWIP钢的组织与性能研究

论文摘要

为适应现代汽车安全、节能、减重、环保的发展趋势,近年来,钢铁工业不断的改进创新,研制和开发高强、高塑性钢以实现汽车的轻量化,并且保证汽车的安全可靠。高锰TWIP钢由于其具有极高的延伸率和中等的抗拉强度,在汽车制造业中有广泛的应用前景。传统的TWIP钢一般含有2%-3%的铝和硅,由于铝、硅的含量过高而影响到TWIP钢的工业化生产,因此有必要开发低铝、低硅的TWIP钢。本课题将TWIP钢铝、硅的含量都控制在1%。通过力学性能测试,结合光学显微镜（OM）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等表征技术,探索固溶处理制度和拉伸速度对实验钢力学性能的影响。主要内容包括：（1）对热轧后的实验钢,进行不同制度的固溶处理,然后进行单向拉伸,获得热轧状态和不同固溶制度下TWIP钢的力学性能和组织,分析固溶处理对实验钢力学性能的影响。实验结果表明,固溶处理后实验钢的综合力学性能显著提高。对实验钢进行不同变形量的拉伸实验,研究其塑性变形机制。（2）从X射线衍射分析可知：热轧实验钢和固溶温度为900℃、1000℃和1100℃国溶时间为1h的实验钢,拉伸前后都是奥氏体,并没有发生相变。（3）对冷轧后的实验钢,分别进行低速和高速拉伸,得到不同拉伸速度对材料力学性能、组织和塑性变形机制的影响。低速拉伸时,随着拉伸速度的提高,断后延伸率都不断下降,而抗拉强度变化不大；高速拉伸时,随着拉伸速度的提高,试样的抗拉强度逐渐提高；而断后延伸率达到最大值后,急剧下降。（4）对断口进行SEM分析,结果表明实验钢断口都为韧窝断口,体现出良好的塑性,其变形断裂过程为微孔洞形核、长大和聚合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 TWIP钢的发展及研究现状
• 1.3 TWIP效应及其原理
• 1.4 影响TWIP效应的因素
• 1.4.1 合金元素对TWIP效应的影响
• 1.4.2 热处理对TWIP效应的影响
• 1.5 层错、不全位错、扩展位错
• 1.5.1 层错
• 1.5.2 不全位错
• 1.5.3 扩展位错
• 1.5.4 奥氏体钢的层错能
• 1.6 退火孪晶与形变孪晶
• 1.7 TWIP钢的力学性能
• 1.8 本文研究的目的、意义和内容
• 1.8.1 研究的目的、意义
• 1.8.2 研究内容
• 第2章 固溶处理及金相组织分析
• 2.1 合金成分设计
• 2.1.1 实验钢层错能计算
• 2.1.2 形变机理分析
• 2.2 TWIP钢的热轧工艺
• 2.3 热轧钢的固溶处理制度
• 2.4 试样制备
• 2.5 金相组织分析
• 2.6 硬度测定
• 2.7 本章小结
• 第3章 热轧和固溶处理实验钢的力学性能
• 3.1 实验钢拉伸实验
• 3.2 拉伸试样制备
• 3.3 热轧实验钢力学性能
• 3.4 固溶处理后实验钢力学性能
• 3.4.1 固溶时间为0.5h实验钢力学性能
• 3.4.2 固溶时间为1.0h实验钢力学性能
• 3.4.3 固溶时间为1.5h实验钢力学性能
• 3.4.4 讨论
• 3.5 实验钢的应变硬化率分析
• 3.6 实验钢不同变形量组织分析
• 3.6.1 金相组织分析
• 3.6.2 透射电镜观察
• 3.7 实验钢的断口形貌
• 3.8 透射电镜观察
• 3.8.1 析出物观察
• 3.8.2 位错的观察
• 3.8.3 形变孪晶观察
• 3.9 X射线衍射分析
• 3.10 本章小结
• 第4章 冷轧实验钢的力学性能
• 4.1 冷轧制度
• 4.2 制备拉伸试样
• 4.3 冷轧板低速拉伸
• 4.4 冷轧板高速拉伸
• 4.5 高速拉伸时的瞬时应变硬化速率n
• 4.6 金相组织分析
• 4.7 实验钢的拉伸断口分析
• 4.8 透射电镜观察
• 4.9 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢