冷轧中锰钢逆转变退火及力学性能研究

论文摘要

高强高塑性和低成本是汽车工业用钢的发展趋势,然而随着钢强度的提高,其塑性通常会下降。在以“多相（Multi-phase）.亚稳（Meta-stable）.多尺度（Multi-scale）"（简称M3）为特征的组织调控理论的指导下,本论文对国内外高性能汽车钢进行了回顾总结,提出了高强塑积第三代汽车钢的超细晶基体与亚稳相的组织调控思路,即新型低成本中锰合金化和逆转变奥氏体raustenite reverted transformation,ART)退火的研发途径。奥氏体逆相变法是指奥氏体的形成是在先淬火形成的完全马氏体或部分马氏体组织基础上,通过随后的退火形成新的奥氏体以及使溶质原子在奥氏体中富集,以获得室温下稳定的奥氏体组分的方法。本文以一种新型中锰钢热轧板为实验材料,在550℃和650℃条件下保温6h进行软化退火,然后在室温下进行变形量为50%的冷轧。对上述两种工艺条件下生产的冷轧板,在不同温度（550℃-700℃）和保温时间（1min～6h）下进行逆转变退火,目的是探索冷轧板基础上获得大量、稳定的亚稳逆转变奥氏体相及高强基体的双相钢的退火工艺。利用扫描电镜、XRD、透射电镜和EBSD等仪器和分析方法对试验钢组织结构进行表征,通过硬度计和拉伸试验机对力学性能进行表征。试验结果表明：通过冷轧前软化处理—冷轧—ART退火工艺,对冷轧中锰钢在650℃逆转变退火可以获得晶粒尺寸为0.3-0.6μm的超细晶组织和25%以上的亚稳奥氏体。SEM和EBSD的分析结果表明,冷轧中锰钢在退火过程中发生了冷轧结构的回复和奥氏体逆转变行为。在650℃保温10min获得了延伸率为46%,强塑积为46GPa%的力学性能,其强塑积是传统TRIP钢的2倍,甚至接近含有较高合金元素的TWIP钢,并且发现强塑积随奥氏体相的增加以斜率为0.6～0.7GPa%/（1%-γ）的直线升高。分析认为高含量亚稳奥氏体相的TRIP效应以及超细的晶粒尺寸是本工艺处理钢能够获得超高强度、超高塑性及高的强塑积的主要原因。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 汽车用钢的现状与发展趋势
• 1.3 第三代汽车用钢的组织结构与力学性能指标
• 1.3.1 第三代汽车钢的组织结构
• 1.3.2 第三代汽车钢的力学性能指标
• 1.4 影响钢强度和塑性的因素
• 1.4.1 影响钢强度的因素
• 1.4.2 影响钢塑性的因素
• 1.4.3 钢的强化、塑化机制
• 1.5 第三代汽车钢的组织获得方法
• 3组织调控思路'>1.5.1 M³组织调控思路
• 3组织的方法'>1.5.2 获得M³组织的方法
• 1.5.3 本文采用工艺路线
• 1.6 冷轧板生产工艺流程简介
• 1.6.1 冶炼工艺
• 1.6.2 热轧工艺
• 1.6.3 冷轧工艺
• 1.7 冷轧板的退火工艺
• 1.7.1 罩式退火工艺
• 1.7.2 连续退火工艺
• 1.7.3 罩式退火与连续退火的比较
• 1.8 本论文研究目的和内容
• 1.8.1 本论文研究目的
• 1.8.2 本论文研究内容
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料及冶炼
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 冷轧及退火工艺的制定
• 2.2.3 力学性能试验
• 2.2.4 微观组织
• 2.2.5 逆转变奥氏体测量及碳含量计算
• 第三章 退火工艺对冷轧中锰钢组织和性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 退火温度对热轧板组织和性能的影响
• 3.2.1 热轧板不同退火温度的SEM组织
• 3.2.2 热轧板不同退火温度的力学性能
• 3.3 退火温度对冷轧板组织和性能的影响
• 3.3.1 退火温度对组织的影响
• 3.3.2 退火温度对性能的影响
• 3.4 保温时间对冷轧板组织和性能的影响
• 3.4.1 保温时间对微观组织的影响
• 3.4.2 保温时间对元素配分的影响
• 3.4.3 保温时间对力学性能的影响
• 3.5 冷轧预处理对冷轧板组织和性能的影响
• 3.5.1 彩色金相组织
• 3.5.2 冷轧前550℃和650℃软化处理对冷轧板力学性能的影响
• 3.6 小结
• 第四章 碳含量对冷轧中锰钢双相区退火组织和性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 碳含量对组织的影响
• 4.3 碳含量对力学性能的影响
• 4.4 小结
• 第五章 冷轧中锰钢的强塑化机制初步探讨
• 5.1 引言
• 5.2 冷轧中锰钢加工硬化行为分析
• 5.3 冷轧中锰钢高强度分析
• 5.4 冷轧中锰钢高塑性分析
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间所承担的科研任务和主要成果