变形温度对Fe-23Mn-2Al-0.2C TWIP钢变形机制的影响

利用控温拉伸实验,结合微观组织形貌观察和层错能的计算,分析了在-60-600℃温度范围变形时高锰TWIP钢Fe-23Mn-2Al-0.2C力学性能和显微组织的变化规律及变形温度对其变形机制的影响.结果表明,随着变形温度的升高,TWIP钢的强度和延伸率总体上呈现先降低后增加,然后又降低的趋势.在300℃变形时,强度和延伸...     

TWIP钢中晶粒尺寸对TWIP效应的影响

冷轧TWIP钢经1073,1173,1273和1373K固溶处理10min后,得到了晶粒尺寸分别为7,13,30和63μm的奥氏体组织.拉伸实验表明,随着晶粒尺寸的增加,加工硬化速率(dσ/dε)与真应变(ε)的变化关系由2阶段变为3阶段.当晶粒尺寸大于30μm时,加工硬化速率与真应变关系中的第2阶段对应的应变长度随着晶粒尺寸的增加而迅速增加.当真应变为0—0.2时,加工硬化指数随真应变的增加而迅速增加;在随后的变形中,与上述4个晶粒尺寸对应的试样的加工硬化指数分别稳定在0.47,0.53,0.56和0.68.OM和TEM观察显示,随晶粒尺寸的增大,变形过程中形变孪晶数量增多.对于较大晶粒尺寸的试样,形变孪晶在拉伸变形过程中形核的临界应力较低,随变形量增加,形变孪晶可持续形成,使其加工硬化能力增加,从而增大了TWIP效应;相反,晶粒尺寸减小使变形过程中的形变孪晶形核临界应力增大,抑制形变孪晶的产生,从而减小了TWIP效应.     

晶粒尺寸对Fe-20Mn-3Cu-1.3C合金钢加工硬化行为的影响

Fe-20Mn-3Cu-1.3C钢经热轧,冷轧后分别在950、970和1050℃下保温10 min进行再结晶处理,得到平均晶粒尺寸为18.12、24.56和47.00 μm的试样.硬度测试表明,随着晶粒尺寸的增大,合金拉伸变形前的显微维氏硬度而逐渐减小,而合金拉伸变形前后的硬度变化量逐渐增大.拉伸测试表明,在低应变阶段,TWIP钢应变硬化速率随真应变的增加而明显增加,而其增幅未随晶粒尺寸的增大发生明显变化;随着应变的增加,其应变硬化指数增加的幅度随晶粒尺寸的增大而增大.在低应变阶段,位错强化起主要作用;而高应变阶段,孪晶硬化起主要作用.     

Fe-23Mn-0.6C TWIP钢的组织特征

研究了Fe-Mn-C系TWIP钢的微观组织特征。结果表明,钢板经热处理后,其室温组织为单相奥氏体基体并伴有退火孪晶,同时基体中存在退火孪晶和层错,其退火孪晶量达16.2%,由于锰含量较高在该系列钢中存在锰的偏析行为。     

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。     

Fe-23Mn TWIP钢拉伸变形过程中微观组织的原位观察

对Fe-23Mn TWIP钢的微观组织进行了原位观察.结果表明:Fe-23Mn TWIP钢的变形过程是以滑移和孪生两种方式进行的,其中主要是滑移,辅之以孪生变形,在具有孪晶界的晶粒内部为了松弛滑移受阻所引起的应力集中首先会发生孪晶变形,而且拉伸过程中会产生二次孪晶,孪晶可以交互穿越,初生孪晶与次生孪晶交错,使孪晶切割基体增加运动的障碍起到细化晶粒的作用.     

Fe-17Mn-0.3C系TWIP钢的热变形行为研究

以Fe-Mn-C系TWIP钢为例,利用Gleeble-3500热模拟试验机对其塑性变形抗力进行研究。通过试验得到的数据分析了不同变形温度、变形程度、应变速率与变形抗力的关系。结果表明,试验TWIP钢热变形的应力随温度的升高而降低,随应变速率的增大而升高。TWIP钢的热变形激活能Q为194.875 k J/mol,并在此基础上得到了TWIP钢的高温流变方程。     

基板表层组织对Fe-16Mn-0.7C-1.5Al TWIP钢可镀性的影响

以16%Mn-0.7%C-1.5%Al (质量分数) TWIP钢为研究对象,采用热镀锌模拟实验研究了2种基板表层组织对TWIP钢可镀性的影响。使用180°折弯检测了镀层附着性,使用GD-OES分析了退火及镀锌试样表面的元素深度分布,使用SEM观察了试样表面和截面微观形貌。结果表明,通过预处理得到的TWIP钢表面一层铁素体晶粒可以有效改善TWIP钢的可镀性。当轧硬态的TWIP钢直接连续退火并热镀锌时,Mn元素形成了明显的外氧化,严重阻碍了镀液中的Al和基板反应形成Fe-Al抑制层,不仅漏镀明显,而且镀层附着性差。当使用经过预处理、表面有一层铁素体的TWIP钢进行热镀锌时,TWIP钢表面的细晶粒铁素体层有效抑制了退火过程中Mn元素外氧化,从而显著改善了锌液对带钢的润湿性,在镀层/基板界面位置形成了充分的Fe-Al抑制层。通过预处理得到的表面铁素体层可以有效解决16%Mn-0.7%C-1.5%Al TWIP钢的可镀性差和镀层附着性差问题。     

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。     

Fe-12Mn-7Al-0.2C-0.6Si双相钢拉伸变形行为

设计制备了一种新型Fe-12Mn-7Al-0.2C-0.6Si双相钢,通过拉伸性能测试对比了固溶处理及冷轧退火处理对试验钢拉伸性能的影响,利用光学显微镜(OM)、 背散射电子衍射(EBSD)和扫描电镜(SEM)等手段对试验钢原始及变形组织进行分析.结果表明:组织中含有粗大δ-铁素体和奥氏体相,经冷轧退火处理后得到具有带...     

终轧温度对Cu合金化Fe-18Mn-0.6CTWIP钢微观组织和力学性能的影响

采用XRD、光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和冲击试验机等研究了终轧温度(900 ℃和1000 ℃)对Cu合金化Fe-18Mn-0.6C TWIP钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,低温终轧会明显提高TWIP钢的强度,但会使伸长率和强塑积降低;高温终轧更有利于提高TWIP钢塑性和室温冲击性能。高温终轧时可获得较大尺寸的奥氏体晶粒,降低孪生所需的临界应力,具有更高的应变强化能力,拉伸断口和冲击断口的韧窝更大更深,表现出优异的塑性和韧性。     

应变速率对高氮奥氏体钢拉伸变形的影响

采用金相及透射电子显微镜对高氮奥氏体Fe-20Mn-19Cr-0. 6N钢在应变速率范围为3×10^-6～1 s^-1条件下的拉伸变形行为进行了研究。研究结果表明:N元素的固溶强化作用和促使位错平面滑移阻碍位错运动机制是高氮奥氏体钢的重要应变硬化机制,同时,随着应变速率的提升,这种强化机制不断提升,而应变诱导孪生机制不断削弱。随着应变速率的提升,高氮奥氏体钢的抗拉强度和屈服强度均呈逐步上升的趋势,断后伸长率则逐步下降。屈服强度提升超过60%,而抗拉强度提升仅10%。随着应变速率的提升,基体变形程度逐步下降,材料的位错密度和滑移带密度逐步下降。     

Positive Strain Rate Sensitivity and Deformation Behavior of a Fe-29Mn-3Al-3Si TWIP Steel

The Fe-29Mn-3Al-3Si twin-induced plasticity (TWIP) steel is used to conduct quasi-static compression and dynamic impact deformation with strain rates ranging from 8.3 × 10^-4 to 3800 s^-1. The microstructures and properties of deformed samples under different strain rates were investigated comparatively. These results show that positive strain rate sensitivity was observed with the increase in strain rates and that there was a significant difference in strain rate sensitivity factor (ṁ) between quasi-static compression (ṁ = 0.029) and dynamic impact deformation (ṁ = 0.190). Compared to the quasi-static compression, the dynamic impact deformation exhibited higher yield strength. Microstructural examination reveals that the primary twins were frequently found during the quasi-static compression process, and the secondary twins were rarely observed. However, the secondary and multi-fold deformation twins were florescent in the dynamic impact samples. At the initial stage of dynamic impact deformation, partial dislocations and staking faults on multiple conjugate {111} planes were simultaneously activated and produced a large number of Lomer-Cottrell dislocations, resulting in a large increase in yield strength during dynamic impact.     

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。     

应变和应变速率对Fe-24Mn-0.5C TWIP钢亚结构的影响

采用图象分析软件分析研究了Fe-24Mn-0.5C TWIP钢在拉伸过程中孪晶数量随真应变的变化规律。结果表明:试验钢在拉伸过程中随着真应变的增加,孪晶数量明显增加,到真应变为3.7×10-1时,几乎整个奥氏体晶粒内都充斥着形变孪晶。另外研究表明,孪晶产生的门槛应变值εc与应变速率.ε有关,应变速率越小,孪晶产生门槛值εc越小。