退火工艺对TWIP钢显微组织的影响

对特定成分的TWIP钢进行不同的退火处理,用金相、透射电镜对其拉伸变形前后的组织进行观察和分析.结果表明:退火后有退火孪晶和大量的层错存在,而且随温度的升高,晶粒尺寸变大、孪晶的数量和层错密度也随晶粒尺寸的增加而增大;此外孪晶移动到边界处会受到阻碍,形成非共格的孪晶界面.     

汽车用轻质TWIP钢的组织演变

研究中碳-高Mn系TWIP钢在固溶处理后的组织和力学性能。用OM、XRD、TEM和EBSD分析形变前后的微观组织演变规律和高强塑性产生机制。结果表明,形变孪晶密度随着变形程度的增加而增大,形变孪晶的渐进产生、细化起到细晶强化和延缓断裂的作用,使TWIP钢具有优异的综合力学性能和成形性能。     

不同加工工艺对高强高塑性TWIP钢组织与性能的影响

采用三种工艺对成分为25Mn-3Si-3Al的TWIP钢进行了试制，并对轧后钢板的组织性能进行了对比分析。结果表明，轧制后退火处理钢板的室温组织为奥氏体基体中存在大量的退火孪晶，在拉伸变形中形成的形变孪晶使产品获得了高强度、高塑性。     

水淬工艺对TWIP钢显微组织和力学性能的影响

研究了一种用于汽车车体的高强、高塑性中C-高Mn系孪晶诱发塑性(TWIP)钢,有助于达到汽车减排、节能和安全的目的。通过单向拉伸实验和OM观察,分析研究了水淬工艺对TWIP钢的力学性能和微观组织的影响规律,采用SEM和TEM对不同变形程度TWIP钢的精细结构进行了分析。结果表明,随着水淬温度的提高,退火孪晶体积分数和晶粒尺寸增大,塑性、加工硬化性提高,而试件的强度和屈强比降低,可以获得抗拉强度960 MPa,延伸率60.5%,具有优异的综合力学性能(强塑积最高达6.096×10~4 MPa%)的试件;具有大量退火孪晶的奥氏体在变形过程中产生大量的形变孪晶,提高了TWIP钢的强度和塑性。     

固溶处理对Fe-25Mn-1Al-0.2C钢组织性能的影响

设计了一种低层错能TWIP(Twinning Induced Plasticity)Fe-25Mn-1Al-0.2C钢,对该钢分别在900、1000和1100℃进行了固溶处理实验,研究了实验钢的微观组织和力学性能。结果表明:实验钢晶粒尺寸随着固溶温度的升高和时间的延长而增大。在1100℃时,退火孪晶贯穿整个晶粒。实验钢的抗拉强度随着固溶温度的升高而降低。当固溶温度为900℃时,随着真应变的增加,应变硬化率缓慢地降低。当固溶温度为1100℃时,均匀塑性变形分为三个阶段,并且观察到孪晶交割。     

TWIP钢的组织与力学性能研究

采用金相、静态拉伸试验方法研究了5种不同锰含量的TWIP钢的组织和力学性能。结果表明,5种钢的屈服强度随应变率的增大而提高,最大屈服强度可达280MPa;抗拉强度随应变率的增大而略有降低,最高抗拉强度超过1000MPa;1#钢的断裂延伸率和强塑积随应变率的增大而提高,其它4种成分钢的断裂延伸率和强塑积随应变率的增大而减小。1#钢只具形变诱发马氏体相变,不出现孪晶;而2#-5#钢具TWIP效应,其中3#钢的最大延伸率可达75%,强塑积最高可达45000MPa（%）。TWIP钢拉伸前组织中有退火孪晶,变形过程中产生大量的形变孪晶,孪晶诱导塑性,从而推迟了颈缩的产生,导致很高的均匀变形能力。     

不同热处理工艺对Fe-30Mn-3Si-4AlTWIP钢力学组织性能的影响

采用拉伸性能测试、金相观察、SEM和EDS等方法研究了不同热处理工艺对Fe-30Mn-3Si-4AlTWIP钢微观组织、拉伸力学性能及断口形貌的影响,并采用X射线衍射仪测定材料的物相组成。结果表明,冷却速度越快,TWIP钢的延伸率和强度越高;热处理后其室温组织为含有退火孪晶的单一奥氏体,冷却速度越小,奥氏体晶粒和退火孪晶的尺寸越大。拉伸时发生典型的延性断裂,在拉伸过程中退火孪晶转变成形变孪晶,使材料的塑性提高。     

固溶处理温度对氮强化高锰奥氏体不锈钢组织和性能的影响

研究了固溶处理温度对２２Ｍｎ－１３Ｃｒ－５Ｎｉ－０．２５Ｎ奥氏体不锈钢组织和性能的影响。结果表明，随固溶处理温度提高，奥氏体晶粒尺寸增大，强度降低，延伸率和断面收缩率变化不大。在拉伸变形过程中沿，面产生形变孪晶，先形成的形变孪晶阻碍位错运动，使强度进一步增加。     

表面机械滚压处理对退火TWIP钢组织和力学性能的影响

孪晶诱发塑性变形(Twinning-induced-plasticity, TWIP)钢具有低屈服高塑性的特点,不利于其推广应用。为改善TWIP钢的综合力学性能,本文使用表面机械滚压处理(Surface mechanical rolling treatment,SMRT)在退火态的低层错能单相奥氏体结构TWIP钢表层引入一定厚度的强化层,通过激光共聚焦显微镜、光学显微镜和场发射扫描电镜对表面形貌,内部显微组织和断口形貌进行了对比分析,使用维氏硬度计和MTS万能试验机对样品的显微硬度分布和拉伸性能进行了对比测试。结果表明,经表面机械滚压处理后TWIP钢表层形成约1.4 mm厚的强化层,TWIP钢表面完整性较好。显微组织分析发现,表面强化层晶粒细化,位错和变形孪晶密度升高;力学性能测试发现,TWIP钢滚压后表层硬度达到647.5 HV0.1,相比退火态硬度提升了2倍左右,且硬度由表层逐渐递减至退火态的230 HV0.1。退火态TWIP钢屈服强度为270 MPa,抗拉强度为878 MPa,断裂总延伸率约为73%;经过滚压处理后,TWIP钢屈服强度提升至1008 MPa,提高至退火态的3.7倍左右,抗拉强度提升至1142 MPa,断裂总延伸率约为20.5%,表现出优异的综合力学性能。     

退火温度对TWIP钢组织性能和氢致脆性的影响

采用电化学结合低应变速率拉伸实验(SSRT)的方法和OM、SEM等手段研究了退火温度对Fe-18Mn-0.6C TWIP钢充氢条件下力学性能和变形行为的影响,并探讨了各类微观组织结构对氢致脆性的作用。结果表明,TWIP钢晶粒尺寸随退火温度的升高逐渐增大,700℃退火板晶界处容易观察到(Fe, Mn)3C渗碳体。900℃退火获得的中等尺寸均匀晶粒的TWIP钢具有最高的强塑积。在电化学充氢和SSRT同时进行下,TWIP钢的强度和塑性大幅下降,随退火温度的升高,强塑积损失率(R)呈增大趋势。高温退火得到的大尺寸晶粒在变形中更容易产生形变孪晶,孪晶/孪晶交叉位置和孪晶/晶界交叉位置是氢致裂纹的主要来源。尽管相对低温退火得到大尺寸晶粒和界面处层错能(SFE)变化使TWIP钢在变形中不容易产生形变孪晶,但其局部粗大的碳化物与形变孪晶间产生的应力集中处极易形成空位,演化成裂纹源,使相对低温退火的TWIP钢本身塑性不高。低于800℃退火对TWIP钢提高氢脆抵抗力没有明显作用。     

退火温度对孪晶诱发塑性钢的组织和性能的影响

研究了退火温度对孪晶诱发塑性钢的性能和组织的影响。采用XRD,光学和扫描显微镜,硬度和拉伸试验机分析了加热后力学性能和组织之间关系。结果表明,强度和伸长率的最佳组合可以在部分再结晶区温度条件下实现。     

退火温度对Fe-24.38Mn-0.44C TWIP钢组织性能的影响

以冷轧Fe-24.38Mn-0.44C钢为研究对象,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、室温拉伸等试验手段,研究了不同退火温度(部分再结晶退火、再结晶退火以及高温退火)下其微观组织及力学性能的演变。结果表明,随着退火温度降低,试验钢的微观组织由高温退火时粗大的无畸变等轴再结晶晶粒逐渐向纳米级变形孪晶和细小的再结晶晶粒混合组织转变,强化机制逐渐由孪生滑移为主向位错滑移为主纳米孪晶强化为辅的机制转变,导致试验钢屈服强度迅速提高,屈强比由0.36提高到0.49,伸长率有所降低。     

退火及固溶处理对Fe-Mn-C TWIP钢组织和性能的影响

研究了退火及固溶处理对热轧态Fe-22Mn-0.6C TWIP钢组织和力学性能的影响.结果表明,退火或固溶处理后,试验钢的屈服强度明显降低;退火后塑性升高,固溶处理后塑性降低;但3种状态下的硬化行为相似.SEM-EBSD和OM的结果表明,屈服强度和塑性的变化主要与晶粒尺寸有关,但是,晶粒尺寸对试验钢硬化行为的作用不明显.     

退火温度对Fe-Mn-Al-C钢组织和拉伸性能的影响

采用OM、SEM、TEM和拉伸试验等手段研究了退火温度对Fe-19Mn-2Al-0.6C钢组织和性能的影响。结果表明,退火后试验钢的基体组织为奥氏体。由于回复再结晶的完成程度不同,随着退火温度的升高,晶粒尺寸先减小再增大。同时,退火孪晶的数量逐渐增加,抗拉强度持续降低,但总伸长率先升高然后降低。当施加一定的外部载荷时,在变形过程中会产生大量的变形孪晶和位错。高密度位错在晶界或孪晶界处的缠绕和塞积阻碍了位错的进一步运动。一次孪晶和二次孪生的交割产生的动态Hall-Petch效应,以及位错和孪晶的相互作用共同导致试验钢的高加工硬化能力。Fe-19Mn-2Al-0.6C钢获得最佳综合力学性能的退火温度约为900 ℃,其抗拉强度为947.61 MPa,强塑积为49.30 GPa·%,伸长率为52.03%。     

先进高强度冷轧TWIP钢的组织和力学性能

采用真空熔炼法制备Fe-20Mn-3.0Cu-1.38C高强度高塑性合金钢,通过单向拉伸、X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）和透射电子显微镜（TEM）方法研究了不同冷轧变形量(12.8%~73.37%)对该合金钢微观组织、力学性能的影响,分析了冷轧变形量为32.28%该合金钢的拉伸变形微观机制。结果表明,该合金冷轧变形前后均为单相奥氏体组织,无马氏体相变发生。随着冷轧变形量的增加,合金钢的屈服强度、抗拉强度均显著提高,伸长率则减小。当冷轧变形量为32.28%,该合金钢的规定非比例延伸强度高达1383.99 MPa,抗拉强度为1619.83 MPa,达到超强钢的水平,并仍然保留41.12%的伸长率,综合性能优异。该冷轧变量下的合金拉伸变形过程中,产生TWIP效应,位错的塞积、形变孪晶的产生以及位错与孪晶间的交互作用共同提高材料的塑性和强度。     

Nb微合金化Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的组织与力学性能

向Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢中添加0.35%的Nb,提高钢中C元素含量至0.1%,并配合适当热处理工艺以提高TWIP钢的屈服强度。结果表明:改进后的Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的屈服强度由原来的320 MPa提高至445 MPa,均匀伸长率则由65%降低至55%。Nb元素的添加会强烈阻碍TWIP钢的再结晶晶粒的长大,显著细化TWIP钢的奥氏体晶粒,并且添加的Nb、C元素经退火处理后主要以纳米级Nb C沉淀相的形式弥散分布于奥氏体基体上,这些细小的沉淀相将通过Orowan机制进一步提高TWIP钢的强度。此外,Nb、C元素的添加并未显著改变室温下Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的塑性变形机制,应变诱发孪晶仍然是Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的主要变形机制,奥氏体基体仍然维持着较低的层错能。通过细晶强化和沉淀强化的双重作用显著提高Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的强度,同时奥氏体基体的TWIP效应保证了改进后的TWIP钢仍具有良好的塑性。     

稀土Y对TWIP钢力学性能的影响机理

利用GNT系万能试验机和Sigma 300场发射扫描电镜研究了稀土Y对TWIP钢(22Mn-1.5Al-0.6C)力学性能及夹杂物的影响。结果表明,添加稀土Y后,试验TWIP钢的强度和韧性均有提高,抗拉强度由725 MPa提高到752 MPa,屈服强度由290 MPa提高到312 MPa,冲击吸收能量由178.9 J提高到207.7 J,而硬度和断后伸长率则小幅降低。稀土Y细化了TWIP钢晶粒,且钢中MnS、Al₂O₃以及MnS+AlN复合夹杂改性成Y₂S₃、Y₂S₃+Y₂O₃、AlN+Y₂S₃夹杂。夹杂物分析结果显示,大部分夹杂物的数量和尺寸都有明显的减小,有利于试验钢综合力学性能的提高。