王玉昌,兰 鹏,李 杨,张家泉[9]针对第一代Fe-Mn-Si-Al系TWIP钢具有良好的强度和卓越的塑性,二者分别约为600MPa和100%。然而,Si,Al合金化为TWIP钢工业化带来难以避免的浇注和涂镀问题;第二代TWIP钢以Fe-Mn-C(-Al)系为主,与第一代TWIP钢相比强度有所提高而塑性略有下降,其值分别可达1000MPa和60%。合金成分优化后该系列TWIP钢的浇注和加工性能明显改善,已在欧洲和韩国实现工业化生产。TWIP钢的强/塑性机制与常见钢种差异明显,其形变时以孪生、滑移以及二者的交互作用为主。不同钢种的堆垛层错能并探讨其与化学成分的相关性,制作出下一代高强、高韧汽车钢。采用了25kg中频真空感应炉在氩气保护下冶炼不同成分的Fe-Mn-C系TWIP钢,各铸锭的实测成分。为了改善试样均质性,将TWIP钢铸锭在1200℃扩散退火2h,之后锻至截面尺寸为30mm×80mm的中间坯;经1200℃保温1h后采用直径350mm双辊轧机进行热轧,其厚度约为4.0mm;采用浓盐酸清洗TWIP钢热轧板的氧化铁皮,而后在室温下经10道次轧至最终厚度约为1.6mm;利用箱式退火炉TWIP钢冷轧试样进行热处理,退火温度为750℃,文献综述保温时间为10min;考虑到TWIP钢试样高温时的氧化比较严重,将其表面厚约0.3mm的脱锰脱碳层磨去。研究了溶质元素对Fe-Mn-C系奥氏体TWIP钢拉伸行为的影响。得出(1)TWIP钢中Mn含量在20%~24%、C含量在0.4%~0.7%时,其基体为单一奥氏体,静态拉伸时以孪晶诱导塑性为主要塑性机制。该成分TWIP钢屈服强度在390~460MPa范围内,抗拉强度基本在950~1100MPa水平,伸长率大体处于0.50~0.70之间,而强塑积可达50~70GPa·%。(2)Fe-Mn-C系TWIP钢Mn含量增加时,基体的屈服强度和抗拉强度均减小,总伸长率增大;C含量增加时,其屈服强度和抗拉强度先增大后减小,在0.6%C时存在最大值;TWIP钢总伸长率随C含量的变化与Mn含量有关。(3)对于C含量为0.4%和0.6%的TWIP钢,当Mn含量为22%时,其屈强比可达到某一较小值;而对于Mn含量为20%的TWIP钢,C 含量为0.6%的TWIP钢的屈强比小于C含量为0.4%的对应值;对于Mn含量为22%的TWIP钢,其屈强比在C含量为0.5%时最小。(4)TWIP钢的强塑积随Mn含量的增加而增大,这一点在C含量为0.4%试样中体现尤为明显。对于Mn含量为20%的TWIP钢,基体的强塑积随C含量增加而增大;而对于Mn含量为22%的TWIP钢,其强塑积随C含量增加而减小。
陈建斌、Dieter Senk 、Alexander Lob [10]针对高锰TWIP钢的冶金原理、冶炼方法和工艺及冶金特点以及高锰TWIP钢冶炼时如何进行锰的合金化的问题。采用根据冶金热力学和动力学原理建立Mn、C等组分的渣一金一气反应体系同时反应动力学模型,编制计算程序,得出成分对时间的变化曲线,并用两个实验进行了验证的方法。研究在敞开的感应炉内,未外加渣料熔炼Fe-Mn-C熔体时,将发生金属液内组分被大气中的氧气氧化,及大气内氧气、氮气直接向金属液内溶解的反应。得出了(1)在高锰Fe-Mn—C体系熔炼过程中,锰的损失除被大气氧化外,还包含金属液中锰的蒸发损失,锰的蒸发量与锰的氧化量各占50%。(2)吸氮的计算值与实验值吻合良好,吸氮模型能较好地反映实际吸氮过程。(3)高碳时,碳的计算值与实验值吻合,但各炉次在低碳时计算值均低于实验值,而不同炉次具体的临界值不同。(4)氧的模型计算值与实验值间的相对误差大,模型需进一步改进。