汽车用TWIP钢的基础研究现状

 概述了汽车用孪晶诱导塑性钢(TWIP)的基础研究现状及进展,介绍了TWIP钢不同成分配比与力学性能的关系,不同合金元素对TWIP钢组织及性能的影响,TWIP效应产生机理,以及不同温度、应变速率和加工工艺对TWIP钢组织和性能的影响。     

TWIP钢的研究现状

综述了TWIP(Twinning induced plasticity)钢研究的现状以及最新的进展.主要介绍现有TWP钢的成分体系,即Fe-Mn-Al-Si系、Fe-Mn-C系和Fe-Mn-Al-C系,以及各合金元素的作用;TWIP钢基于层错能的成分设计方法,层错能的计算方法及影响因素以及层错能与TWIP效应的关系.简述TWIP钢的组织特点、力学性能特点以及TWIP钢的生产加工的难点.     

高锰TWIP钢层错能的研究进展

高锰TWIP钢的高强度、高塑性和高能量吸收能力与其堆垛层错能有关。TWIP效应对应的层错能上、下限值仍未统一,尤其是TWIP向MBIP(微带诱导塑性)转变的临界判据仍有待于深入分析。XRD、TEM和EAM是测定奥氏体层错能最常用的实验方法。同一TWIP钢的层错能及其变化规律存在实验方法的相关性。正规和亚正规溶液模型、Bragg-Williams模型和双亚点阵模型是计算高锰钢层错能的常见模型。对同一TWIP钢来说,不同模型的预测值并不相同,且与实测值也存在差异。铃木效应引起层错能随间隙原子浓度非线性变化,这在计算时是不能忽略的。规范实验方法、提高设备精度和完善热力学模型及其数据库有助于获得准确可靠的层错能值。     

高锰TRIP/TWIP钢变形行为的研究进展

高强度高塑性是汽车用钢发展的主要趋势.Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP钢、Fe-Mn-C系TWIP钢和Fe-Mn-Al-C钢具有高的强度、优良的塑性和成形性,为新一代汽车材料.近年来,这些奥氏体汽车用钢的研究与开发受到了高度重视.本文对高锰TRIP/TWIP钢的组织性能、晶体学行为、强韧化机制、应变硬化行为和高速变形方面的研究工作进行了综述.     

Nb微合金化汽车用TWIP钢的研究进展

汽车是日常生活中主要交通工具之一,其用钢质量的优劣直接关系到汽车本身及乘坐人员的安全,因此研发高性能汽车用钢至关重要。微合金化是有效改善汽车用钢性能的手段之一,微合金元素铌可细化晶粒,提高材料的强韧性及氢致延迟断裂性能,备受研究者的青睐。总结了微合金元素铌对汽车用TWIP钢组织的影响,综述了铌对汽车TWIP钢力学性能、耐磨性能及抗氢致延迟断裂性能等的作用及相应机制,并提出了现阶段铌微合金化汽车用TWIP钢研究过程中存在的问题,为后续低成本、高效地发挥铌元素在高强度汽车钢中的应用提供参考依据。     

铜含量对高碳TWIP钢组织和力学性能的影响

 采用真空熔炼法制备了Fe-20Mn-XCu-1.3C系高强度高塑性合金钢。通过单向拉伸试验和OM观察,研究了铜含量的变化对该合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：Fe-20Mn-XCu-1.3C系合金拉伸变形前后均为单相奥氏体组织。随着铜含量的增加,合金的屈服强度和伸长率提高,而抗拉强度降低,Fe-20Mn-3.0Cu-1.3C合金的抗拉强度为1256MPa,伸长率为77.6%,强塑积达到97465.6MPa·%,具有优异的综合力学性能。铜含量的增加提高合金的层错能,推迟了变形过程中孪晶的形成并降低了孪晶的形成速率,使位错滑移更容易发生。Fe-20Mn-XCu-1.2C系合金具有较高的加工硬化速率水平,其加工硬化速率随着铜含量的增加而降低。     

Fe-20Mn-0.6C TWIP钢力学性能和微观组织的演变

 研究一种Fe-Mn-C系新型TWIP钢的力学性能和微观变形机制。采用静态拉伸方法测试Fe-20Mn-0.6C钢在热轧和冷轧及热处理后的力学性能,通过金相、X-射线衍射、透射电镜观察等方法研究该钢的微观组织演变。结果表明：试验钢经过热轧后,表现出优异的综合力学性能,伸长率高达100%,抗拉强度达到924MPa。将热轧钢板经过适量冷轧后其抗拉强度提高到1210MPa。 热轧态组织为等轴的奥氏体基体及退火孪晶,拉伸变形后其微观组织中孪晶密度显著增加,晶粒内由一套孪晶系逐渐演化为两套孪晶系,而且因变形诱导马氏体相变产生大量马氏体组织。     

汽车用轻质TWIP钢的组织演变规律研究

研究了中碳-高Mn系TWIP钢在固溶处理后的组织和力学性能。采用OM、XRD、TEM和EBSD分析了TWIP钢形变前后的微观组织演变规律和高强塑性的产生机理。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。     

晶粒尺寸对高锰奥氏体TWIP钢氢脆行为的影响

主要研究了晶粒尺寸对Fe- 17Mn- 1Al- 0.6C TWIP钢的氢脆行为的影响。原始材料经过不同的热处理制度,得到晶粒尺寸为17和45μm的材料。通过慢拉伸试验研究氢质量分数在0～0.001%材料的氢脆敏感性。试验结果表明,充氢后的试验材料比未充氢试验材料易发生氢脆,充氢后的试验材料断裂强度和断裂应变均降低。随着晶粒尺寸的增大,试验材料的氢脆敏感性增强。在氢质量分数为0.001%,晶粒尺寸增加到45μm时,应变损失率为17%,随着晶粒尺寸的增大,氢脆敏感性增加的原因是晶粒尺寸较大的材料孪晶较早出现,孪晶密度较大,同时单位晶界氢质量分数增加。     

高锰奥氏体TRIP/TWIP钢的组织和力学性能

研究了两种不同锰含量的高锰奥氏体钢在室温拉伸变形过程中力学性能和组织的变化.结果表明,随着钢中锰含量的变化,实验钢在流变应力的作用下出现相变诱导塑性的TRIP效应和孪晶诱导塑性的TWIP效应.在1×10-3 s-1的初始应变速率条件下,锰的质量分数为23.8%的实验钢可达到666 MPa的抗拉强度和67%的伸长率,而锰的质量分数为33%的实验钢可达到540 MPa的抗拉强度和97%的伸长率.并且在10-3～10-1 s-1的初始应变速率范围内,实验钢的抗拉强度对于流变应力不敏感,而实验钢的塑性则表现出一定的应变速率敏感性.由于该钢具有较好的综合力学性能,有望作为新一代高强度、高塑性汽车用钢.     

高强度高塑性TWIP钢的开发研究

通过调整成分,研究了一种新型的高锰钢成分对组织结构和TWIP效应以及对强度、塑性的影响。结果表明,该钢在变形后基体中存在大量细小的形变孪晶,室温下可具有相变诱导塑性和孪晶诱导塑性的TWIP效应,因而具有高的强度(1000MPa以上)和极高的伸长率(60％～90％)。该钢种是很有前途的高强度、高塑性钢种,满足下一代汽车制造对钢铁材料的需求。     

汽车用高强度钢板的最新研究进展

应用高强度、高性能钢板是汽车减轻质量、提高安全性的基础。为适应汽车工业发展的需要，利用各种强化机制的多种组合开发出具有各种不同性能的高强度钢板。简述了高强度汽车用钢板的最新研究进展，包括热轧钢板、冷轧与热镀锌钢板、以及TWIP钢等。     

Effect of Temperature on Microstructure and Deformation Mechanism of Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP Steel at Strain Rate of 700 s-1

As twinning-induced plasticity(TWIP)steel is one potential material for shaped charge liner due to the combination of high strength and high plasticity,deformation mechanism at high strain rate and high temperature is required to study.Compression experiments of Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP steel were conducted using a Gleeble-1500 thermal simulation machine and a split-Hopkinson pressure bar(SHPB)between 298 and 1 073 Kat strain rates of10-3 and 700s-1,respectively.Microstructures were observed using optical microscopy(OM)and transmission electron microscopy(TEM).Results show that flow stress and densities of deformation twins and dislocations decrease with increasing deformation temperature at strain rates of 10-3 and 700s-1.The stack fault energy(SFE)values(Γ)of Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP steel at different temperatures were calculated using thermodynamic data.Based on corresponding microstructures,it can be inferred that at 700s-1,twinning is the main deformation mechanism at 298-573 Kfor 30mJ/m2≤Γ≤63mJ/m2,while dislocation gliding is the main deformation mechanism above 1073KforΓ≥145mJ/m2.In addition,with increasing strain rate from 10-3 to 700s-1,the SFE range of twinning is enlarged and the SEF value of twinning becomes higher.     

钢中层错能的测定、计算和应用

介绍了铁基合金中层错能的计算模型、各项热力学参数的来源及计算实例;阐述了以X射线衍射分析测定钢中层错几率的原理和方法,给出了Fe-Mn-Si-C系层错几率与成分的关系式、层错能和层错几率的关系式以及层错几率与马氏体相变驱动力关系式,可为设计孪晶诱发塑性钢提供理论基础。