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。     

Fe-Mn-Si-Al系和Fe-Mn-C系TWIP钢加工硬化行为

研究了在不同应变量下Fe-Mn-Si-Al系和Fe-Mn-C系孪晶诱导塑性(TWIP)钢的力学性能以及微观组织,分析了TWIP效应在两种不同系列TWIP钢中发挥的作用,阐明了TWIP钢的强化机制.两种系列的TWIP钢都具有高加工硬化能力,但层错能较低的Fe-Mn-C系TWIP钢加工硬化能力更强.两种系列的TWIP钢加工硬化表现为多加工硬化指数行为,这是由多种强化机理在不同阶段起主导作用的结果.微观组织形态与加工硬化强度之间存在着较强的关联性.位错的增殖和形变孪晶的产生对两个系列TWIP钢硬化曲线形态有着明显的影响.在高应变阶段,Fe-Mn-C系TWIP钢大量的第一位向形变孪晶T1和第二位向形变孪晶T2,以及附着在孪晶界旁的高密度位错区域是造成其具有高加工硬化能力的原因,而Fe-Mn-Si-Al系TWIP钢细密的第一位向形变条纹和孪晶片层间的位错是其高加工硬化原因,且其微观组织更为均匀细致.      

Fe-22Mn-5Al-0.38C-0.55Si合金的微观组织及力学性能

为了研究铝和硅质量分数更高的合金,利用真空感应炉对高锰和高铝合金进行熔炼,并且对合金的拉伸性能、微观组织、断口形貌和夹杂物特征进行了分析,并对其强化机理进行了讨论。发现该合金为奥氏体-铁素体双相组织,其抗拉强度为856.2MPa,伸长率为52.3%,强塑积为44.78GPa·%。并且在拉伸后的样品中发现了变形孪晶,其强化机理为孪晶诱导塑性(TWIP)效应。     

异步轧制TWIP钢的力学性能和微观组织

 利用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜对异步轧制及热处理TWIP钢的力学性能与微观组织进行了研究。结果表明,TWIP钢经500℃异步轧制后强度显著提高,而塑性降低,这是位错与孪晶共同作用的结果。轧制后的热处理降低了位错密度以及变形孪晶数量,导致强度降低,伸长率升高。经600℃和700℃退火后,TWIP钢表现出良好的强度和塑性综合性能。因此,异步轧制后热处理是获得具有优良综合力学性能TWIP钢的可行途径。     

钒微合金化在先进高强度钢冷轧和退火带钢中的潜在作用

讨论了钒微合金化在先进高强度钢(AHSS)中的应用。介绍了钒微合金化在许多钢种中的一些潜在益处,包括双相钢(DP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和孪晶诱发塑性钢(TWIP),并给出了具体的例子。这些研究领域值得AHSS供应商的进一步支持。     

安赛乐与TKS合作开发高锰钢

安赛乐与蒂森克虏伯钢公司已签订协议，双方将合作研究开发一种汽车用高锰钢。这种钢有高的强度和高成形性能，是一种高锰的孪晶诱发塑性钢（TWIP）。这种新开发的钢种将用于制造轿车的结构部件，如车身和底盘。由于它有极高的强度和良好的成形性，可使轿车减轻重量达20％。这种钢也为轿车的设计者们提供新的机会，使用这种钢种可以减少轿车的燃料消耗，还能增强新车防撞的安全性。     

安赛乐与蒂森克虏伯合作开发高锰钢

安赛乐与蒂森克虏伯钢公司已签订协议，双方将合作研究开发一种汽车用高锰钢。这种钢具有高强度和高成形性，是一种高锰孪晶诱发塑性钢（TWIP）。这种新钢种将用于制造轿车的结构部件，如车身和底盘，可使轿车减轻重量20％。使用这种钢还可以减少轿车的燃料消耗，并可增强新车防撞的安全性。     

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。     

TWIP钢应变诱导孪晶原位观察

利用装配拉伸台的共焦激光扫描显微镜原位观察了一种TWIP钢(Fe-30Mn-3AI-3Si)变形过程中的应变诱导孪晶(SIT).结果表明,孪晶诱导应变阀值对应变速率不敏感,均为4.0%左右;孪晶萌发于晶界,沿晶粒扩展至晶界(或孪晶界)终止;按生长过程孪晶可分为三类:层片状、透镜状以及"耳"状,形态差异源于变形过程中TWIP钢多晶体取向以及沿孪生特定位向的调整幅度;孪晶可以交互穿越,低应变速率下,先形成初生孪晶,而后出现次生孪晶并与前者交错,高应变速率下两个体系的孪晶同时形成;断裂时裂纹可以沿孪晶界扩展.利用SIT模型计算了孪晶层片间距,与TEM观测结果吻合.     

鞍钢汽车用钢生产取得重大突破

日前,采用先进工艺技术生产出的第1卷汽车用钢TWIP980(孪晶诱发塑性)在鞍钢股份冷轧厂下线,经检测各项性能指标符合要求。这是鞍钢在国内率先采用该工艺路线生产出的高强塑汽车用钢TWIP980,使新一代TWIP钢     

鞍钢先进高强汽车用钢的研制开发

介绍了鞍钢先进高强汽车用钢开发研制情况,包括以980 MPa级DP钢、TRIP钢、TWIP钢和QP钢为代表的热轧、冷轧和热镀锌先进高强钢系列产品,以及鞍钢开发的先进高强钢热镀锌生产技术,并对鞍钢先进高强汽车钢未来的发展方向进行了展望。     

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。     

热轧高锰TRIP/TWIP钢组织性能研究

利用控轧控冷工艺开发了锰质量分数为18.8%的热轧高锰TRIP/TWIP钢板,分析了轧制工艺参数对热轧高锰钢组织和性能的影响,讨论了实验钢的断裂机理。结果表明：通过控轧控冷方法可以热轧出抗拉强度达到940 MPa左右,断裂伸长率在40%以上的高锰钢板。冷却速度和卷取温度等工艺参数对实验钢组织性能影响不是非常明显。高锰钢优异的力学性能是TRIP和TWIP效应共同作用的结果。高锰钢拉伸呈韧性断裂,裂纹多沿奥氏体/马氏体晶界萌生、扩展。     

新型汽车用高强度钢的应用现状与发展趋势

对先进的高强度钢及其在汽车工业中的应用进行了评述,详细介绍了几种高强度钢,如烘烤硬化钢、双相钢、相变诱发塑性钢等的原理、成分、性能特点以及目前的应用现状与开发进展状况.简述了高强度钢板在成形中所遇到的延伸凸缘性和弯曲成形性有所降低、回弹和弯曲开裂现象增多等问题,指出应把高强度钢板研究与对应的成形应用技术研究结合起来.还简述了国内外在高强度钢板上的研究方向,即在进一步提高强度、降低车重的同时,综合考虑安全、成形等因素,通过更多的新的强化机制来提高强韧性.     

Study on Microstructures and Mechanical Properties of High Manganese Steels with TRIP/TWIP Effects

In the present work, advanced high strength and high ductility TRIP/TWIP steels with different manganese concentrations were studied. The microstructures of these steels were evaluated prior to and after deformation and the mechanical properties of these steels were determined. The microstructure analysis indicated that both TRIP and TWIP effects appeared in the steel with lower Mn content, while the TWIP effect was the dominant deformation mechanism in the steel with a higher Mn content, with many deformation twins formed during the deformation. In addition, the forming limit diagrams of these steels were recorded and the results showed an excellent formability.     

国外新型汽车用钢的技术要求及研究开发现状

为了满足未来新一代汽车工业发展的需求,开发了大量的新钢铁材料,如超高强钢(AHSS)、高强钢(HSS)、双相钢(DP钢)、TRIP钢,TWIP钢等。介绍了这些钢铁材料,给出并分析了它们的成分、结构、工艺、性能和特点。     

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。     

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.     

国内冷轧汽车用钢的研发历史、现状及发展趋势

回顾了我国冷轧汽车用钢的研发历史,总结了我国冷轧汽车用钢的现状,结合国家振兴钢铁工业的政策,分析了我国冷轧汽车钢板的发展趋势。提出国内有必要发展新一代先进高强汽车用钢,主要包括TWIP钢、Q＆P钢和热冲压成型钢等,此举不仅具有巨大的经济意义,还具有保证行驶安全、节能减排、环保的现实意义。     

Strain Effect on the Microstructure,Mechanical Properties and Fracture Characteristics of a TWIP Steel Sheet

Twinning-induced plasticity (TWIP) steels are a highly promising group of steels for the production of complex structural components in cold forming operations for car body manufacturing. In this work, the effect of cold rolling strain on the microstructure, mechanical properties and fracture characteristics of a TWIP steel sheet used for automobile body structure was studied by means of optical microscopy, scanning electron microscopy, electron back-scattered diffraction technique, microhardness measurement, tensile test and fractography. TWIP steel sheets were cold rolled with reductions of 0, 15 and 30%. An increase of the cold rolling strain led to an increase of deformation twinning activity in certain favourably oriented grains and resulted in significant increase in ultimate tensile strength and hardness of TWIP steel. However, the ductility of TWIP steel significantly decreased with increasing degree of cold rolling strain. The increase in the ultimate tensile strength was almost linear with the increase in cold rolling strain. After cold rolling reduction of 30%, the ultimate tensile strength increased by approximately 50%, whereas the elongation decreased by approximately 85%. The size and depth of the dimples in the fracture surface decreased with the increase of the twin boundaries at 30% cold rolling strain, leading to highly limited plasticity through the tensile testing.