含钒双相钢的组织与变形性能研究

通过光学显微镜、扫描电镜分析以及拉伸试验研究了含钒双相钢经不同温度直接淬火后所获得的马氏体形态和含量对其组织与性能的影响,进一步探究了其变形特性。结果表明,随着两相区淬火温度的升高,马氏体含量不断增加,其形态逐渐由岛状发展成为连续状,从而导致双相钢强度不断提高,伸长率不断下降,最后趋于稳定。在马氏体含量较低并呈岛状分布时,钢的加工硬化速率和应变硬化指数较低,表现为韧性断裂特征;而在马氏体含量较高并呈连续状分布后,其加工硬化速率和应变硬化指数显著提高,转变为脆性断裂。     

热轧双相钢塑性变形和断裂行为的研究

文章利用SEM、TEM研究了热轧双相钢单向拉伸过程中不同变形量下的形变位错结构和断口组织特征。结果表明,双相钢中铁素体的塑性变形是由位错增殖、位错运动和交互作用、滑移带形成、位错缠结产生及其密度的增加、位错胞出现及细化等一系列演变构成;变形10%时,板条马氏体已产生塑性变形,其板条中出现形变带,并且随马氏体变形的继续,形变带不断形成和发展。变形颈缩时,双相钢中的微孔主要通过相界面结合力的丧失和马氏体断裂产生,而马氏体断裂主要出现在马氏体的尖角处。     

DP1180双相钢在高应变速率变形条件下应变硬化行为及机制

利用电子万能试验机和分离式Hopkinson拉杆装置对DP1180冷轧双相钢分别进行应变速率为0.001 s^-1和500,1750 s^-1的准静态和动态拉伸实验,根据修正的Swift真应力-应变模型对实验数据进行了非线性拟合,并用修正的Crussard-Jaoul分析法计算出修正的Swift模型的应变硬化指数.结果表明:在准静态和动态拉伸下,都存在两阶段应变硬化特性,第一阶段随应变速率的增加应变硬化能力增强;第二阶段随应变速率的增加应变硬化能力减弱;转折应变随应变速率的增加从3.12%减小到1.28%.在高应变速率下,马氏体附近的铁索体由于受到变形协调性的限制,形成位错结构胞块,其尺寸可达约90 nm,而且几何必需边界（GNB）的存在使得DP1180双相钢在高应变速率下变形过程中不至于瞬间破坏;在应变速率为1750 s^-1时,绝热温升△T=103℃使得马氏体更容易发生塑性变形.     

0.21C-0.46Si-1.4Mn网状异构组织双相钢的力学性能及加工硬化行为

基于“材料素化”的理论，以普通低碳钢为原材料，引入异质结构的微观设计理念，通过循环退火+亚临界淬火的热处理工艺制备马氏体包裹铁素体的网状异构组织双相钢，观察并研究了马氏体分布形貌以及马氏体体积分数对试验钢拉伸力学性能的影响。结果表明：网状马氏体-铁素体异构组织双相钢在室温下的拉伸强度可达1084.15～1392.24 MPa,总伸长率为7.47%～8.94%,并且兼具较低的屈强比。采用Hollomon、DC-J(Differential Crussard-Jaoul)、修正MC-J(Modified C-J)三种分析模型研究了试验钢的应变硬化特性和不同阶段的应变硬化机制。结果表明双相钢的加工硬化指数与其结构特征息息相关，MC-J分析模型相较于其他两种模型，对双相钢的加工硬化更为敏感，具有三级变形行为。在准静态室温拉伸下，网状异构双相钢具有良好的加工硬化能力，随着马氏体体积分数的增加，双相钢中硬质相马氏体可以更早地发生塑性变形。     

不同马氏体含量的F/M双相钢组织及形变行为

对马氏体铁素体双相钢采用临界区内不同温度淬火试验,得到不同的马氏体含量,并进行单轴拉伸试验。分析了双相钢拉伸过程中的加工硬化行为,求出各个阶段的应变硬化指数n值,并用修正的Crussard-Jaoult分析方法(即C-J模型)分析试验钢的应力-应变曲线。试验结果表明,在两相区内,随着淬火温度升高,马氏体含量增加,由狭长的岛状马氏体最终转变为板条状马氏体;修正的C-J分析表明双相钢的“转折应变”随着马氏体含量的增加呈单调减少。     

两相区退火温度对高强冷轧DP980显微组织力学性能和断裂行为的影响

研究了两相区退火温度对高强冷轧DP 980显微组织和力学性能的影响,并通过断口形貌分析以及拉伸前后的照片对比,分析了高强冷轧DP 980变形和断裂特性。结果表明,两相区退火温度通过影响双相钢中马氏体的碳含量、马氏体和铁素体的晶粒尺寸来影响其力学性能。实验所获得双相钢均为微孔聚集型的韧性断裂。     

铁素体马氏体双相钢动态加载下的应变硬化行为

利用拉伸Split Hopkinson bar实验装置,对双相钢进行不同应变率下的动态拉伸实验,并应用Johnson-Cook本构模型,对双相钢的动态拉伸性能及应变硬化行为进行分析。结果表明,双相钢具有明显的应变率敏感性;与静态加载类似,在动态加载条件下,双相钢具有较高的初始应变硬化率,随着应变的增加,应变硬化率先迅速下降,而后趋于平缓。     

变形温度对C-Si-Mn系热轧双相钢热变形行为的影响

以C-Si-Mn系热轧双相钢为研究对象,通过单道次热模拟实验,研究了不同变形温度下热轧双相钢热变形行为.研究发现,变形温度越高,再结晶越容易;变形温度降低,铁素体晶粒小,热变形流变应力随之下降,并且双相钢中板条马氏体和孪晶马氏体形貌均有退化趋势.通过对不同变形温度下双相钢热变形行为的研究,可以为进一步热轧实验提供理论依据.     

马氏体的分布对双相钢微观变形行为和力学性能的影响

通过工艺设计,对工业20钢进行了分级淬火(SQ)和临界区退火(IA)热处理,获得了马氏体体积分数相近、但马氏体分别呈离散分布和连续分布的2种双相钢.对它们的拉伸/冲击力学性能进行了表征;应用数字图像相关(DIC)方法获得双相钢的微观应变分布,并结合表面微裂纹分析,揭示了2种双相钢的不同变形断裂机制.SQ双相钢展现出较低的强度,但具有更好的塑性与冲击韧性,这源于铁素体较大变形松弛了马氏体在变形中产生的应力集中;而IA双相钢中铁素体变形受到周围马氏体的阻碍,铁素体相对小的变形不能有效松弛变形马氏体的应力,使裂纹优先在马氏体中产生,因而IA双相钢具有高强度和低塑性.     

冷轧301L奥氏体不锈钢的变形和应变硬化行为

研究了SUS301L和CN301L奥氏体不锈钢HT(high tensile,4/4H)和DLT(deadline tensile,1/4H)两个硬化等级冷轧板材的变形和应变硬化行为及其应变诱发α′马氏体转变.所有301L冷轧板拉伸试样近断口处都发生了85%以上的马氏体相变,轧制变形量增加,室温拉伸应变诱发马氏体转变开始的应变减小,但未增加马氏体转变饱和值.CN301L中C和N的含量高于相同硬化等级的SUS301L,导致它们变形和硬化行为不同.C和N的含量较高,对γ相和α′相的固溶强化效果增强,冷轧奥氏体不锈钢无需发生大量马氏体转变就能达到要求的高屈服强度,保证冷轧板材具有较好的塑性和一定的成型能力;此外,形成的应变诱发马氏体中,C和N的固溶度大,硬化效果增强,流变应力上升快,抗拉强度高;C和N含量较高,还增加奥氏体的稳定性,将拉伸过程中应变诱发马氏体转变推迟到较高应变发生,延长应变硬化行为的第二阶段,增强相变增塑效应.     

冷轧双相钢疲劳断裂行为及组织分析

针对不同强度的双相钢开展了疲劳特性分析，选取5种强度的双相钢开展了力学性能和微观组织对比分析；采用MTS 810液压多功能试验机进行了拉-压疲劳测试，获得了应力幅-疲劳寿命(S-N)曲线；对疲劳断口形貌和表面形貌进行了观察；分析了马氏体含量对双相钢疲劳断裂行为的影响；对不同碳含量的双相钢疲劳裂纹扩展速率进行了对比分析，并对裂纹形貌进行了观察，获取影响疲劳寿命的主要因素。结果表明，铁素体先于马氏体发生微观塑性变形而形成可能的裂纹源；随着双相钢强度级别的提高，马氏体含量不断提高，材料的疲劳极限也逐步提高，疲劳极限与马氏体含量之间呈现线性的变化关系；马氏体含量由4%提高到40%左右时，双相钢的疲劳极限提高了约57%;与高碳HC420/780DP相比，低碳HC420/780DP的裂纹扩展速率明显降低，主要由于马氏体岛分布更加弥散细小；低碳HC420/780DP的疲劳裂纹扩展速率比高碳HC420/780DP低。     

Al含量对高锰轻质钢组织和力学性能的影响

以四种具有不同Al含量的Fe-19Mn-xAl-0.3Si-0.8C(x=3.5、6、8、11)热轧高锰轻质钢为研究对象,通过室温拉伸、XRD、金相检测和断口扫描等研究手段,研究Al元素对力学性能、显微组织、应变硬化行为以及断裂行为的影响。研究结果表明,随着Al含量的增加,铁素体含量增加、奥氏体晶粒尺寸减小、屈服强度和抗拉强度增加、伸长率和应变硬化能力下降,并呈现三个阶段的应变硬化特点。Al含量分别为3.5wt%、6wt%和8wt%时钢的断裂方式为韧性断裂,而Al含量为11wt%的钢呈韧性和准解理混合型断裂。     

中温卷取工艺下热轧双相钢组织性能研究

对中温卷取工艺下的热轧双相钢组织性能进行了研究。结果表明，Cr、Mo成分体系的热轧双相钢采用3段式冷却后屈强比为0.6，显微组织为准多边形铁素体、岛状马氏体以及细小粒状贝氏体，具有较高的伸长率和扩孔性能。由于贝氏体的存在，缩小了双相钢多相组织之间的强度差，有利于提高其塑性变形过程中的协调变形能力及扩孔性能。通过对应力幅值为430 MPa时双相钢的疲劳断口进行分析，断口具有显著的韧窝、二相粒子、疲劳辉纹、二次裂纹等特征，有利于提高其疲劳强度。     

中温卷取工艺下热轧双相钢组织性能研究

对中温卷取工艺下的热轧双相钢组织性能进行了研究。结果表明，Cr、Mo成分体系的热轧双相钢采用3段式冷却后屈强比为0.6，显微组织为准多边形铁素体、岛状马氏体以及细小粒状贝氏体，具有较高的伸长率和扩孔性能。由于贝氏体的存在，缩小了双相钢多相组织之间的强度差，有利于提高其塑性变形过程中的协调变形能力及扩孔性能。通过对应力幅值为430 MPa时双相钢的疲劳断口进行分析，断口具有显著的韧窝、二相粒子、疲劳辉纹、二次裂纹等特征，有利于提高其疲劳强度。     

双相区轧制对铁素体/马氏体双相钢组织性能的影响

采用双相区(α+γ)轧制及双相区短时保温处理相结合的方式,制备了一种高强高韧性低碳低合金铁素体/马氏体双相钢,并采用SEM、室温拉伸试验和维氏硬度检测等手段研究了不同轧制工艺对铁素体/马氏体双相钢组织和性能的影响。结果表明:相对于普通的连续轧制工艺,等温轧制和道次之间短时保温处理相结合的工艺对铁素体/马氏体双相钢的相比例、形貌和尺寸有重要影响。等温轧制及短时保温处理的双相钢的组织明显细化,马氏体相比例增加,组织均匀性显著改善,屈服强度提升了34%,达到1229 MPa,屈强比高达0.78,断口为韧性断口特征,呈细小韧窝状,具有良好的综合力学性能。     

Si含量对DP-600级别热轧双相钢组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、纳米力学探针、透射电镜等技术对不同Si含量(0.03%和1.077%)的DP600级别热轧双相钢单向拉伸过程组织特征进行研究,分析了Si含量对相同工艺条件下双相钢显微组织特征,以及塑性变形过程中强化相与基体协调变形行为的影响。结果表明:Si作为一种铁素体形成元素,能够增加铁素体的形核率,具有细化铁素体晶粒的作用,可增加铁素体体积分数,分割并细化马氏体。Si含量的增加促进了C元素向马氏体富集,提升了单位体积马氏体的碳含量,使部分板条马氏体转变为孪晶马氏体,增加了马氏体硬度。由于Si对铁素体的净化作用,高Si实验钢中位错在铁素体中滑移时不易受到碳化物的钉扎作用。因此在相同工艺条件下,Si含量的增加可以提高双相钢的抗拉强度,提高硬度,降低屈强比。     

DEFORMATION AND FRACTURE BEHAVIOUR OF LOW CARBON MARTENSITE-FERRITE DUAL-PHASE STEEL

利用扫描电镜及其动态拉伸装置,对具有板条马氏体和铁素体双相钢组织的断裂过程进行了研究.结果表明,在拉伸应力作用下,裂纹在马氏体与铁素体界面及不同马氏体取向界面处成核,或者由于马氏体板条的断裂而产生.断裂系主裂纹钝化和微裂纹长大,最后沿强烈剪切形变带迅速连接所致.其微观形态为塑坑断口,属延性断裂机制.     

马氏体与铁素体双相低碳钢形变与断裂过程的观察

利用扫描电镜及其动态拉伸装置,对具有板条马氏体和铁素体双相钢组织的断裂过程进行了研究.结果表明,在拉伸应力作用下,裂纹在马氏体与铁素体界面及不同马氏体取向界面处成核,或者由于马氏体板条的断裂而产生.断裂系主裂纹钝化和微裂纹长大,最后沿强烈剪切形变带迅速连接所致.其微观形态为塑坑断口,属延性断裂机制.     

双相钢的成形与断裂极限性能分析

为分析双相钢的变形与断裂行为、评估其成形性能,以典型双相钢DP780和DP600为研究对象,采用实验与计算方法得到了两种双相钢材料的成形极限曲线和断裂极限曲线,通过观测不同应变路径状态下试样的断裂形态,分析材料成形极限与断裂极限曲线,并与传统低合金高强钢比较,研究了双相钢材料不同应变路径下的变形特性。结果表明:随着应变路径状态由单向拉伸向双向拉伸变化,双相钢的断裂主应变逐渐降低,且在断裂前会有明显的颈缩阶段,而当应变路径为双向等拉状态时,材料在断裂前无颈缩特征出现,表现为脆性断裂,这与传统低合金高强钢不同,双相钢的这一特性应主要由双相钢的铁素体和马氏体软硬两相组织决定。     

铬对冷轧双相钢组织和性能的影响

研究了铬合金化的C—Mn双相钢和普通C-Mn双相钢经不同工艺退火后的组织和力学性能,讨论了合金元素Cr对双相钢的淬透性及双相组织中马氏体体积分数和马氏体形貌的影响规律。试验结果表明,与经相同工艺退火的C—Mn双相钢相比,Cr的加入可以提高其空冷条件下钢中马氏体的体积分数,并改变马氏体的形态,从而提高了在高强度水平下双相钢的塑性。