TRIP钢板在单向拉伸变形下的相变行为研究

TRIP钢的塑性取决于残余奥氏体的含量及其相变速度.研究TRIP钢中残余奥氏体在单向拉伸变形下的相变行为,首先回顾了TRIP钢板的研究进展,然后对一种低碳硅锰系TRIP700钢板在单向拉伸变形下的力学性能和相变性能进行了试验研究,并用扫描电镜方法分析了该TRIP钢在变形过程中微观组织的变化.结果表明,该低碳硅锰系TRIP钢板兼有高强度和高韧性的特点,在单向拉伸变形中残余奥氏体的含量与等效应变的关系可用来logfγ0-logγ=kε.表示.     

TRIP钢的动态拉伸变形行为研究

在气动式间接杆杆型冲击拉伸试验机上对二种TRIP钢的拉伸性能随应变率的变化进行了研究,对强度随应变率的变化以及断口形貌和孔洞与变形的关系进行了分析.研究结果表明:TRIP钢在所研究的应变率范围对应变率是敏感的,屈服强度和抗拉强度随应变率增加明显提高.SEM分析发现,TRIP钢断口体现为典型的延性断裂特征,而且残余奥氏体的变形诱发相变对孔洞形成位置的影响使得其具有较好的延性.     

钢的形变诱发马氏体相变和相变诱发塑性

在介稳奥氏体钢中,通过形变诱发马氏体相变,这被称之谓形变诱发马氏体相变。为了了解形变诱发马氏体相变的一般特征,就必须清楚外加应力和塑性应变对马氏体相变的两种作用。由于马氏体相变是通过原子的协同切变位移实现的,所以很容易明白:外加应力有助于相变。但是,关于外加应力是如何促使相变的,仍存在一些问题。此外,塑性应变对马氏体相变的作用也复杂得多。笔者认为,只有依据外加应力的影响而不是应变的影响方可以搞清形变诱发马氏体相变。当在形变过程中形成马氏体时,伸长率显著提高,这种现象被称为相变诱发塑性(TRIP)。本文讨论了 TRIP 的起因和关于 TRIP 的各种控制因素。此外,简要地介绍了 TRIP 现象在工业上的应用。     

一种新型高强度钢—低含金TRIP钢

前言 在目前大量研究与应用的固溶强化、弥散析出强化,加工强化及组织强化等几种类型的高强度钢中,双相钢的强度高,同时塑性也较好,双相钢的强度取决于马氏体的数量与形态,如果双相钢的强度极限(σ_0)800MPa,马氏体的含量大约30％以上,此时钢的塑性较差,以冷轧薄钢板为例,当σ_b=80OMPa时,拉伸延伸率δ大约20％,当σ_b=1000MPa时,δ则只有15％。为了发展强度极限在800MPa上,而塑性也较好的钢种,国外近几年研制一种含有较多残留奥氏体的新型高强度钢—低含金TRIP钢。 在钢的Ms—Md温度范围内,应变诱发马氏体相变,此时钢呈现较高塑性,称为相变诱导塑性(Transformationinduced plasticity)。V.F.Zackay教授首先利用此效应研制高强度、高塑性的合金并命名为TRIP钢,但由于合金元素含量高,外理工艺复杂,一直没有工业应用。残留奥氏体也具有TRIP效应,也可利用残留奥氏体的TRIP效应发展高强度、高塑性钢。为了与V.F.Zackay等人研究的高合金化的TRIP钢相区别,我们称此种含有残留奥氏体高强度低合金钢为低合金TRIP钢。该钢目前主要     

应变速率对热冲压淬火-配分钢显微组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用分离式Hopkinson压杆对热冲压淬火-配分(HS-Q&P)钢在0~12000 s^(-1)应变速率范围内进行动态压缩实验,利用SEM,EBSD,XRD等分析表征手段探究动态压缩过程中试样的变形行为。结果表明:实验钢在不同速率下的变形行为基本相似且分为3个阶段,在平台处应力有小幅度增加,增幅更多体现在应变上。在压缩过程中出现的绝热升温会带来软化效应。残余奥氏体的存在会提高实验钢的强度和塑性变形能力。钢中残余奥氏体发生相变诱导塑性(transformation induced plasticity,TRIP)效应减少的体积分数与马氏体增加的体积分数基本一致,证明TRIP效应为钢中主要的强化机制。同时,通过SEM可观测到残余奥氏体发生TRIP效应转变成细小针状马氏体,随着应变速率增加,晶格畸变越来越严重,EBSD图像中可以观测到部分形变孪晶,在不同应变速率下,〈001〉取向的晶粒都会更容易产生形变孪晶。     

中锰Q&P钢残余奥氏体的稳定性及其TRIP效应

通过单向拉伸及平面应变实验研究了Mn含量为7%的中锰淬火-配分(QP)钢残余奥氏体的机械稳定性,利用X射线衍射仪(XRD)测定试验钢残余奥氏体的含量,通过观察试验钢的拉伸曲线及扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)照片,分析变形前后的微观组织,研究中锰QP钢的变形机制。结果表明:应力状态对残余奥氏体稳定性有较大的影响,平面应变更有利于相变诱导塑性(TRIP)效应的发挥;中锰QP钢的拉伸变形特征是由超细晶硬化机制和TRIP效应相互作用产生的,通过微观组织观察发现中锰QP钢的塑性变形主要是残余奥氏体的TRIP效应,其中薄膜状的残余奥氏体的稳定性最高。     

TRIP钢冲压成形过程中马氏体相变特性研究及其仿真

结合材料四相特性及板料的各向异性,构建TRIP钢应力应变关系及屈服准则,基于Tomita and Iwanmoto（TI）理论模型,建立TRIP钢本构关系,实现其冲压成形过程仿真。实验结果表明四相硬化混合准则可以准确描述含有TRIP钢硬化特性。单向拉伸实验、平面拉伸实验结果同计算结果比较说明相变模型可以定量预测变形过程...     

高锰TWIP/TRIP 钢研究进展与应用

综述了近来年高锰孪晶诱发塑性/相变诱发塑性(TWIP/TRIP)钢的研究进展和实际应用情况。介绍了晶粒尺寸对TWIP钢变形机制的影响,观察了形变孪晶随晶粒尺寸变化的演变过程。总结了形变诱导马氏体和形变诱导孪晶的演变机理。简述了碳化钒(VC)沉淀粒子对高锰TWIP/TRIP钢延迟断裂及加工硬化行为的影响,并对VC沉淀粒子与形变孪晶的交互作用机制进行了探讨。阐述了双辊铸轧工艺制备高锰TWIP/TRIP钢薄带的近终成型工艺过程及显微组织的演变机理,并探讨了工程应用的前景。     

变形温度与应变速率耦合作用对TWIP效应Ti-15Mo合金力学性能的影响EI北大核心CSCD

变形温度和应变速率均影响β型钛合金的力学性能,且其影响均关联塑性变形过程中变形方式的变化。利用TEM,EBSD,SEM,XRD,OM和拉伸试验机研究变形温度和应变速率耦合作用对{332}〈113〉孪生诱发塑性效应Ti-15Mo合金力学性能的影响。结果表明:在298 K和573 K下,屈服强度均随应变速率的增加逐渐升高,即依赖于位错热激活过程,且573 K下显著的位错热激活作用使得屈服强度表现出更大的应变速率依赖性。不同于298 K下,Ti-15Mo合金在573 K下通过{332}〈113〉孪生和位错滑移耦合变形;构建的流变应力模型表明位错强化成为其主要强化方式。高应变速率下,塑性变形早期形成的更多孪晶虽然会抑制孪生的进一步产生降低加工硬化率,但同时有效降低位错不均匀分布引起的局部应力集中延缓颈缩的发生;两个方面的共同作用使得Ti-15Mo合金在变形温度和应变速率耦合作用下呈现出更小的应变速率依赖性。     

热轧TRIP钢组织性能的研究

采用实验室热轧机对高硅和低硅TRIP钢(A钢和B钢)进行控制轧制试验,研究了热轧后等温淬火对热轧TRIP钢组织性能的影响.通过显微组织观察,力学性能分析,探讨了两种钢的应变诱导相变和相变诱发塑性行为.研究表明:A、B钢均能够获得铁素体、贝氏体和大量稳定残余奥氏体的混合组织,具有较高的力学性能;残余奥氏体稳定性是提供TRIP的重要因素,B钢中贝氏体和残余奥氏体较多,相变诱发塑性效果更好,其性能优于A钢;等温时间影响热轧TRIP钢的力学性能,随等温时间的延长,A、B钢的伸长率增加,等温时间超过120 min,导致碳化物析出,残余奥氏体的稳定性降低;B钢经热轧后在400 ℃等温25 min,抗拉强度和伸长率分别达到了784 MPa和36%的最高值.     

Cr8钢的动态再结晶行为及组织转变

利用Gleeble-3500热/力模拟试验机对Cr8支承辊用钢在应变速率0.01～1s-1、变形温度950～1 200℃条件下进行了热压缩变形试验,研究了其热变形力学行为和再结晶规律,并对该钢热变形后的显微组织及物相变化进行了分析。结果表明:在应变速率较低为0.01s-1,当变形温度低于1 050℃时,Cr8钢热变形后的组织主要为动态回复型,当变形温度高于1 100℃时,热变形后的组织为动态再结晶型,且随着变形温度的升高,动态再结晶晶粒逐渐长大;当应变速率增加到0.1s-1时,热变形后的组织在温度低于1 050℃时为动态回复型,在温度高于1 100℃时为动态再结晶型;当应变速率增加到1s-1时,变形温度高于1 050℃时,热变形后的组织即发生了明显的再结晶,奥氏体晶粒大部分已长成为等轴的再结晶晶粒;Cr8钢热变形后的物相主要为α-Fe和γ-Fe,显微组织主要为马氏体和残余奥氏体。     

Effect of strain rate on microstructures and mechanical properties of Fe–18Cr–8Ni steel

The effect of strain rate on deformation microstructures and mechanical properties of Fe–18Cr–8Ni austenitic stainless steel was investigated at strain rates of from 10^?3 to 100?s^?1. The results indicated that the deformation mechanism of steel changes from transformation induced plasticity (TRIP) to TRIP?+?twinning induced plasticity (TWIP) effect when the strain rate is increased from 10^?3 to 100?s^?1. The yield strength of steel increases gradually with strain rate increased, while the tensile strength and elongation first decreases and then increases slowly. The changes in tensile strength and elongation are due to the change of deformation mechanism with the strain rate increased.     

先进高强度钢板弯曲类回弹特性的试验研究

随着先进高强钢板在汽车及航天航空领域的广泛应用,回弹导致的成形精度问题日益突出.为了获取先进高强钢的弯曲回弹特性,通过采用U形件回弹模型,针对600MPa级别的3种典型高强钢(DP钢、TRIP钢、HSLA钢)进行了回弹试验研究.实验结果表明:在相同变形条件下,TRIP钢弯曲回弹最大,DP钢次之,HSLA的弯曲回弹最小;不同工艺条件、不同材料性能参数对弯曲回弹呈单调的影响规律,而润滑条件对弯曲回弹的影响趋势并未出现一致性规律.     

Dual phase versus TRIP strip steels: comparison of dynamic properties for automotive crash performance

Abstract

The need to simultaneously reduce vehicle emissions and increase the safety of passengers is encouraging the automotive industry to incorporate new technologies and materials into today's vehicles. To remain competitive, the steel industry has developed steel grades with increased energy absorbing properties allowing down gauging of body in white components to address the competition from alternative materials such as aluminium alloys and composites. Two of the more important developments are the introduction of dual phase (DP) and transformation induced plasticity (TRIP) grades for the automotive industry. These grades offer superior strength/formability and work hardening properties compared to conventional high strength grades of similar tensile strength. Utilising thinner gauge components with increased energy absorbing properties would permit addressing the mass/safety issues by the automotive industry. This paper relates the crash performance of a range of both commercial and experimental DP and TRIP grades. Dynamic tensile testing was performed at low and very high strain rates within the range of 0·001–200 s^?1, to allow an extensive analysis of the effect of strain rate on the material properties. Crash testing was also performed on closed top hat sections at low, medium and high strain rates and the results compared to the dynamically tested tensile specimens. This study helped clarify the enhanced performance offered by high strength DP and TRIP strip steel grades during dynamic tensile testing and impact loading conditions. This advantageous behaviour is attributed to the favourable microconstituents present in these novel grades and their deformation characteristics. This paper concentrates only on the crash properties measured from dynamic tensile tests. The microstructural analysis is presented in a separate publication.     

低应变率下混凝土动态拉伸破坏尺寸效应细观模拟

在混凝土静态破坏尺寸效应方面已取得了较完善的成果,而在动态破坏尺寸效应方面,包括其产生机制及对应的尺寸效应律的研究则非常匮乏。为探讨动态荷载作用下混凝土尺寸效应行为,从细观角度出发,结合混凝土细观结构特征,考虑动态加载下细观组分应变率效应的影响,建立了混凝土破坏行为研究的细观力学分析模型与方法。以双边缺口混凝土试件为例,对其在低应变率（10-5 s-1~1 s-1）下混凝土动态拉伸破坏行为及尺寸效应进行细观数值模拟,并分析了应变率效应对动态破坏尺寸效应的影响。最后,结合应变率效应对强度及尺寸效应的影响规律—“强度增强效应”与“尺寸效应削弱效应”,在静态破坏尺寸效应律的基础上,建立了混凝土拉伸强度的“静动态统一”尺寸效应理论公式,并验证了理论公式的准确性和合理性。     

一种新型近β型Ti-5.5Mo-6V-7Cr-4Al-2Sn-1Fe合金热变形行为

采用Gleeble-3800型热模拟试验机对一种新型近β型Ti-5.5Mo-6V-7Cr-4Al-2Sn-1Fe(质量分数/%)钛合金进行等温恒应变速率压缩实验。变形温度范围为:655~855℃,应变速率范围为:0.001~10s^-1 ,最大真应变为0.8。根据实验数据,建立了该合金的高温流变应力模型,计算出热变形激活能约为255kJ/mol,并绘制出热加工图。结合热加工图与材料的显微组织分析可知,在高应变速率(1~10s^-1 )条件下变形时,在热加工图上表现为材料的功率耗散值(η)低,为失稳区域,易产生绝热剪切带与局部塑性流动、开裂等现象。在应变速率小于0.01s^-1 和相变点( T β)温度以下(655~755℃)进行热变形时,组织变化主要以动态回复为主;在应变速率小于0.01s^-1 和 T β以上(755~855℃)进行热变形时,组织发生动态再结晶,且随着温度的升高,新产生的再结晶晶粒逐渐长大。在相变点附近(755~770℃),变形速率为0.001~0.003s^-1 区域内变形时,功率耗散值达到最大值,组织发生动态再结晶,该区域为合金热变形的“安全区”。     

强动载荷下焊接钢板力学性能及本构模型研究

为研究强动载荷下船用焊接钢板的力学性能。开展了典型船用焊接钢板母材、焊缝和热影响区的准静态拉伸试验、高温拉伸试验及SHPB动态压缩试验,分析了焊接钢板材料在不同应力状态下的力学行为,基于力学性能试验结果拟合了焊接钢板母材、焊缝和热影响区材料的本构模型。结果表明:准静态条件下,与母材相比,焊缝和热影响区材料的屈服强度与抗拉强度偏大,延伸率偏小;高应变率下,热影响区材料抵抗塑性变形的能力明显强于其他两种材料,且随着应变率的增加抵抗塑性变形的能力呈增强趋势;焊接板母材、焊缝与热影响区材料均表现出应变率效应和温度效应;热影响区是焊接板抗冲击性能相对薄弱的区域。建立的Johnson-Cook模型可以描述强动载荷下焊接钢板的力学性能。     

GCr15SiMo钢的动态及高温力学行为EI北大核心CSCD

以GCr15SiMo钢为对象,研究热处理工艺对其微观组织的影响规律,并利用霍普金森杆和GNT100-2型高温拉伸试验机,分析不同组织结构GCr15SiMo钢的动态及高温力学行为。结果表明:淬火温度由800℃升高至920℃,GCr15SiMo钢中M_(3)C型碳化物颗粒的质量分数由2.319%减少至0%;动态压缩过程中,GCr15SiMo钢的失效应变均随应变速率的增加而增大,在真应变分别为0.2和0.8时,随着淬火温度的升高,GCr15SiMo钢流变应力分别下降13.45%,21.44%,27.49%和31.79%,流变应力迅速下降主要与组织结构和动态压缩变形时的绝热剪切机制有关;在高应变速率条件下,GCr15SiMo钢的宏观变形由镦粗转变为沿45°方向的剪切破坏,绝热剪切机制是导致变形行为变化的主要原因之一,且组织结构是影响材料绝热剪切敏感性的关键因素之一;GCr15SiMo钢动态压缩变形过程中形变升温在117~333℃之间,M_(3)C碳化物颗粒回溶是其高温性能呈现抗拉强度增加、屈服强度降低的关键因素之一;淬火温度为920℃时,GCr15SiMo钢的组织为均匀一致的孪晶马氏体,孪晶马氏体中的亚晶界可有效阻碍位错运动,在拉伸应力作用下表现出明显的应变硬化现象,应力-应变曲线较淬火温度800℃时呈现更显著的上升趋势。     

低合金汽车结构钢动态响应模型研究

目的 研究低合金汽车结构钢不同应变速率下的动态响应行为,并提供一种简单准确的动态增长因子的预测方法,为内高压成形工艺提供参考.方法 进行高应变速率拉伸(动态拉伸)实验,并用高速摄像机和扫描电子显微镜对材料的拉伸行为和断口形貌进行表征,利用实验数据建立一系列结构钢的动态响应模型,研究不同应变速率下的响应特性.结果 随着应变速率的不断增大,应力-应变曲线出现周期性波动衰减,通过模型分析,发现在高应变速率下材料变形具有两阶段特征,与应力波传播的往返次数特征相似.结论 与Cowper-Symonds(C-S)模型拟合结果对比发现,所提出的两段式模型得到的实际结构钢屈服强度动态增长因子拟合度更高,可更好地对材料屈服强度进行预测.在实际内高压成形过程中应保证应变速率不宜过高,避免因应变速率过高导致的不均匀变形,影响材料成形质量.     

分子动力学模拟金属玻璃Cu应力晶化的应变率效应

采用Mishin镶嵌原子势，通过分子动力学方法模拟了零温下非晶金属Cu在不同应变率条件下的拉伸变形过程和应力晶化行为，分析了此过程中原子体系应力与结构组态的变化．结果表明：在应变率10^8s^-1-10^9s^-1范围内，金属玻璃Cu的塑性流动应力随着应变率的提高而增大，弹性模量约为55GPa．在塑性流动过程中发生应力晶化现象，伴随着明显的晶核形成与生长过程，晶化程度随着应变率的增加而加剧．应力效应和温度效应都是导致金属玻璃晶化的重要途径，形成的少量纳米晶粒是导致剪切带的形成和扩展的可能因素．