高锰高铝钢的组织及力学性能研究

论文摘要

本文以Fe-26Mn-6Al-C和Fe-26Mn-12Al-C两种成分的高锰高铝钢作为研究对象,研究了不同铝含量的高锰钢在不同状态下的组织及力学性能；以及通过观察不同变形量下的组织分析了实验钢的变形机制,并进一步研究了两种钢的拉伸应变硬化行为,从而为大规模工业生产和应用提供了理论基础与实验依据。本文的研究内容和主要结论包括：（1）对两种不同Al含量的高锰高铝钢的吉布斯自由能和层错能进行理论计算。计算结果表明,高锰高铝钢的层错能随着Al含量的增加而增加。（2）对Fe-26Mn-6Al-C钢（No.6Al实验钢）的组织和力学性能进行了研究。结果表明,热轧No.6Al实验钢为单一的奥氏体组织；不同温度固溶处理后的组织仍为奥氏体组织。随着固溶温度的升高,强度降低而延伸率提高；其中1100℃固溶处理的实验钢屈服强度为378MPa,抗拉强度为756MPa,延伸率为57%。（3）对Fe-26Mn-12Al-C钢（No.12Al实验钢）的组织和力学性能进行研究。结果表明：No.12Al实验钢的组织为奥氏体和铁素体两相,且以奥氏体组织为主：随着固溶温度的升高,实验钢的强度降低而延伸率提高；其中1100℃固溶处理后的实验钢屈服强度为952MPa,延伸率为37.3%；且对1100℃固溶处理的微观组织进行观察,发现在实验钢的奥氏体基体中存在超点阵结构。（4）对两种实验钢在1100℃固溶处理不同变形量下的微观组织进行了观察。结果表明,No.6Al实验钢的变形机制是平面滑移和TWIP效应两种；而在No.12Al实验钢的变形过程中主要发生平面滑移。（5）对两种实验钢在550℃进行不同时间的时效处理的结果表明,两种实验钢的时效强化现象都比较显著。特别是No.6Al实验钢,经过10h的时效处理,综合性能得到显著改善；而No.12Al实验钢时效处理后的延伸率还有待提高。（6）层错能较低的No.6Al实验钢在变形后期发生TWIP效应,因而具有较高的应变硬化指数,且应变硬化指数的变化范围较大；而对于高层错能的No.12Al实验钢,其应变硬化指数较低,且变化的范围也较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高强塑性高锰钢的发展
• 1.2.1 Fe-Mn-C系高锰钢
• 1.2.2 Fe-Mn-Al-Si系高锰钢
• 1.2.3 Fe-Mn-Al-C系高锰钢
• 1.3 高强塑性高锰钢的变形机制
• 1.4 高锰高铝钢的发展
• 1.5 合金元素的作用
• 1.6 研究内容、目的和意义
• 1.6.1 研究目的、意义
• 1.6.2 研究内容
• 第2章 实验钢的成分及实验方法
• 2.1 引言
• 2.2 实验钢的成分
• 2.3 层错和层错能
• 2.3.1 层错
• 2.3.2 层错能
• 2.4 实验钢层错能的计算
• 2.4.1 层错能的计算模型
• 2.4.2 各参数的计算
• 2.4.3 层错能的计算
• 2.5 实验方法
• 2.5.1 显微组织观察及结构分析
• 2.5.2 力学性能测试
• 2.6 小结
• 第3章 NO.6AL实验钢的组织及力学性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验钢的制备
• 3.3 热轧No.6Al实验钢
• 3.4 No.6Al实验钢的固溶处理
• 3.4.1 不同温度固溶处理后实验钢的组织
• 3.4.2 不同温度固溶处理后实验钢的力学性能
• 3.5 No.6Al实验钢的不同变形量的微观组织
• 3.6 No.6Al实验钢的时效处理
• 3.6.1 时效处理1h后实验钢的组织及力学性能
• 3.6.2 时效处理10h后实验钢的组织及力学性能
• 3.6.3 相同温度不同时间时效处理的对比
• 3.7 小结
• 第4章 NO.12AL实验钢的组织及力学性能
• 4.1 引言
• 4.2 No.12Al实验钢热轧后的组织和性能
• 4.3 No.12Al实验钢固溶处理后的组织和性能
• 4.3.1 不同温度固溶处理后实验钢的组织
• 4.3.2 不同温度固溶处理后实验钢的力学性能
• 4.4 No.12Al实验钢不同变形量的微观组织
• 4.5 No.12Al实验钢时效处理的组织和性能
• 4.5.1 时效处理1h后实验钢的组织及力学性能
• 4.5.2 时效处理10h后实验钢的组织及力学性能
• 4.5.3 相同温度不同时间时效处理的对比
• 4.6 小结
• 第5章 高锰高铝钢的应变硬化行为
• 5.1 引言
• 5.2 单轴拉伸下的变形特性的描述
• 5.2.1 应力-应变曲线
• 5.2.2 应变硬化指数n
• 5.3 两种实验钢固溶处理后的分析比较
• 5.4 实验钢与其他汽车用钢的比较
• 5.5 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文