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热处理工艺对低碳Si-Mn系TRIP钢组织和性能的影响

早期的TRIP钢因含有较多的NiCr等合金元素,成本较高,使用受到限制。碳硅锰系TRIP钢是一种新型廉价的高强度高塑性钢,在汽车领域得到广泛的应用。低碳Si-Mn系冷轧TRIP钢经临界区退火和贝氏体区等温得到铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体的混合组织,其中残余奥氏体的含量及稳定性对实验钢的性能起着重要作用。退火制度的选择,主要是控制再结晶铁素体和奥氏体的体积分数,铁素体量的变化与奥氏体中碳和合金元素的含量有直接的关系。通过优化铁素体量,可以获得尽可能稳定的残余奥氏体,以便取得较好的TRIP效应。研究表明,能产生50%铁素体和奥氏体的临界区退火温度是最佳的选择。贝氏体区等温,可通过贝氏体形成过程中碳的第二次富集,大大提高残余奥氏体的稳定性,使残余奥氏体能在随后的冷却过程中保留下来,贝氏体等温温度的选择对残余奥氏体的含量及稳定性有重大影响。受实际工业化生产中板速的限制,板带在贝氏体区等温温度和时间都是有限制的,很难达到组织平衡状态和所需要的残余奥氏体碳含量。如何合理设定工艺参数,使组织和性能符合要求是TRIP钢大规模工业化生产的首要问题。因此,研究热处理工艺制度对TRIP钢组织和性能的影响具有重要意义。

实验钢经中频感应电炉熔炼后浇铸成铸锭,其化学成分为(质量分数,%):0.120C1.50Si1.49Mn0.016P0.003S0.05Als0.11Ni0.017Nb0.023Ti0.006N0.0022O。铸锭经1200℃加热,锻造成60mm厚的锻坯,再把锻坯热轧成3mm厚的板,热轧板表面经酸洗和磨光后,分别冷轧成1.051.21.351.5mm厚的薄板。在冷轧板上取160mm×30mm的矩形板料,作为退火热模拟标准试样,按照GB/T228-2002,把每个160mm×30mm矩形热模拟试样加工成80mm标距的非比例拉伸试样。不同冷轧压下率50%55%60%65%的实验钢按照820℃×110s+410℃×440s的工艺进行热模拟,确定最佳的冷轧压下率。然后,把有最佳冷轧压下率的钢板加工成矩形热模拟试样,按表1的工艺参数进行热模拟。
表1 热模拟工艺参数
临界区退火工艺
缓冷温度
贝氏体等温工艺
T1/
t1/s
T2/
T3/
t3/s
780800820840860
110
750
水淬
-
780800820840860
110
750
410
440
820
110
750
390400410420
440
冷轧压下率为55%时,残余奥氏体含量最多,残奥稳定性也较高,为最合适的冷轧压下率。抗拉强度主要与三个因素有关:①铁素体和贝氏体的含量。铁素体主要对塑性起作用,贝氏体主要对强度起作用。②铁素体的晶粒尺寸。再结晶铁素体的晶粒比较粗大,而在冷却过程中生成的二次铁素体晶粒比较细小,两者不同的含量对强度的影响不同。③转变为马氏体的残余奥氏体的量。这又与残余奥氏体的量及其碳含量有关,一般认为,残余奥氏体量较多且稳定性较好时,转变量较多,抗拉强度也较大。
820℃×110s+410℃×440s热模拟工艺后,实验钢中铁素体量为60%,贝氏体量为34%,残余奥氏体量为6%,残余奥氏体碳含量为1.3%,有良好的TRIP效应及较高的强塑积,因此820℃×110s+410℃×440s是最佳的热处理工艺。

本文引用地址:http://www.worldmetal.cn/gt/show-2721697-1.html

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