TWIP钢的国内外研究现状
时间:2018-04-16 20:39 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 随着冶金工业的发展，先后开发了DP 钢和TRIP钢，并在汽车工业中得到了越来越广的应用，对汽车工业的发展起到了有力的推动作用。最新研制的TWIP( Twinning induced plasticity)钢，是钢材在强度和延展性综合性能上的一次重大突破。TWIP钢不仅具有很高的强度和成型性，还具有很好的吸收撞击能量的能力，作为汽车用钢在性能上具有很大优势，是新一代延性高强钢的一个发展方向。关于TWIP钢，前人已做过许多研究[5-19]。21295 1 TWIP钢的成分与合金元素的作用 1997年，Grässel[7]等在试验研究Fe-Mn-Si-Al系TRIP钢时发现，当锰含量达到25% 时，其抗拉强度和延伸率的乘积在50000MPa%以上，是一般高强韧性TRIP钢的2倍。由于该类合金的高强韧性来自形变过程中孪晶的形成，而不是TRIP钢中的相变，故命名为孪生诱发塑性钢，简称TWIP钢。已有报道的典型TWIP钢的成分与力学性能见表1.2[5]。从表1.2可以看出，现有TWIP钢主要有Fe-Mn-Al-Si系、Fe-Mn-C系和Fe-Mn-Al-C系。论文网 表1.2 典型TWIP钢的成分与机械性能 合金名义成分 室温机械性能 n-3Al-3Si 450 950 45 Fe-20Mn-3Al-3Si 300 850 75 Fe-25Mn-3Al-3Si 280 650 95 Fe-23Mn-0.6C 450 1160 55 Fe-30Mn-5Al-0.3C — 855 70 Fe-34Mn-10Al-0.76C — 750 70 Fe-26Mn-11Al-1.1C 700 850 65 Mn是奥氏体稳定元素，可以取代Ni以降低成本，还可以增加层错能抑制马氏体相变；加入Al能增加层错能，强烈抑制 → 马氏体相变；与之相反，Si的加入减小层错能，因而在冷却和形变过程中有利于 → 马氏体相变。目前的工作主要集中在高Mn钢中通过置换溶质原子(Mn，Al，Si)成分调整来获得TWIP效应。理论和实验表明，在Fe-Mn-Si-Al系合金中加入适量的N固溶于基体中可显著提高层错能，在Fe-22Mn-xC合金中C的含量达到一定值后，也能增加层错能。 TWIP钢的微观组织 TWIP钢在工作温度范围内一般为完全的奥氏体组织。与TRIP 钢不同，TWIP钢的奥氏体在机械载荷作用下保持稳定，并且在变形时产生大量的机械孪晶，而TRIP钢在机械载荷下发生了马氏体转变。 TWIP钢优异的力学性能来自变形时产生的孪生诱导塑性，和由此而带来的显著的强化效果，即TWIP效应。在TWIP钢中，可在形变温度为-70~400℃时的面心立方奥氏体中形成，形变速率可低达10-4/s。形变过程中，高应变区孪晶的形成，孪晶界阻止了该区滑移的进行，促使其他应变较低的区域通过滑移进行形变直至孪晶的形成，由此导致试样的均匀形变，显著推迟缩颈的产生。 1.2.3 TWIP钢的力学性能 Frommeyer[8]等研究了Fe-25Mn-3Al-3SiTWIP钢力学性能，结果表明：TWIP钢拉伸变形时试样均匀变形的伸长量占整个塑性变形的比例很高，断裂前没有明显的颈缩，而TRIP钢的TRIP效应只是在断口附近产生。TWIP效应作用的范围远比TRIP效应大，TWIP钢的塑性要明显优于TRIP钢[3]。此外，O.Grässel[7]等还用飞轮设备，测定TWIP钢作为汽车用钢在冲击载荷下的能量吸收能力，结果表明，TWIP钢能量吸收能力为传统深冲钢的2倍以上[5]。 目前，国外对TWIP钢的研究比较多[5,10]。作为一个新型的钢种，虽然对TWIP钢的研究以及认识上还有很多不足。但是，尽管还存在一些有待解决的问题，TWIP钢具有极高的强塑积，性能优势十分明显。随着汽车工业的发展，迫切需要此类综合性能优良的钢种。因此TWIP钢开发具有极大的潜力，蕴涵着巨大的商机和市场，TWIP钢的研制必将对汽车工业的发展起到很大的推动作用。 (责任编辑：qin) |