1.1.4 TWIP钢的成分特点和性能特征源1自3优尔8.论~文'网·www.youerw.com

（1） TWIP钢成型原因

1997年，Grassel等[8]在实验研究Fe—Mn—Si—A1系TRIP钢时发现，当锰的含量达到25%时，其抗拉强度乘以延伸率的值在50000MPa％以上，比一般高强韧性TRIP钢大出一倍。由于其高强韧性来自形变中孪晶的形成而不是TRIP钢中的相变，所以称其为孪生诱发塑性钢，简称TWIP钢[9]。TWIP效应的产生和奥氏体的层错能有着非常重要的联系。马氏体转变吉布斯自由能大于0，层错能大概是25mJ／m2时，在应力影响下发生TWIP效应，因而要获得TWIP效应就要采取一定的措施提高奥氏体的层错能[10]，TWIP效应也可以分步解释为：（a）拉伸变形最大的地方先诱发孪晶，孪晶界阻止了该部位滑移的进行从而造成位错的塞积，使局部的强度变大，无法继续变形，导致变形区域向其他应变较低的部位转移，从而延迟了颈缩得到成形，提高了延伸率；（b）拉伸过后的奥氏体晶粒内包含大量的形变孪晶。粗大的形变晶粒从奥氏体晶界处向晶内贯穿，分割奥氏体晶粒。接着，更细小的形变孪晶呈交织状分布于奥氏体晶粒内。实际上由于分割晶粒后的挛晶起到了亚晶界阻碍了位错的滑移的作用。这就有了加工硬化的效果，使得TWIP在变形后获得了很高的抗拉强度。（c）孪晶与奥氏体基体的共格使得高的界面能不利于裂纹的扩展，因此宏观表现为伸长率，特别是均匀延伸率的提高。通过形变中孪晶的成形来延迟钢的缩颈。应变诱发的马氏体组织更有利于提高钢的抗拉强度，而应变诱发的孪晶则更利于提高塑性，故TWIP钢的塑性远大于TRIP钢，而抗拉强度则低于TRIP钢。

（2） 影响成型因素

影响TWIP钢的成型因数主要包括合金元素、成分的偏聚、温度、磁性等。

（3） TWIP钢的成分

目前TWIP钢主要有Fe—Mn—Al—Si系、Fe—Mn—C系和Fe—Mn—Al—C三个系的。Mn是奥氏体中稳定的元素，可以取代Ni以降低制造的成本，还可以增大层错能来抑制马氏体的相变。Mn既能以固溶状态存在，也可以进入渗碳体中取代一部分Fe原子，起固溶强化，强化基体的作用；加入Al则可以能增加层错能来抑制马氏体的相变[11-12]；Si的加入则是减小层错能，因此在冷却和形变过程中有利于马氏体相变。Si可以固溶强化奥氏体基体，抑制位错交叉滑移。但如果Si含量过高的话，会导致产品焊接出现困难，表面质量不高，热镀锌困难等几种缺陷[13-14]。