D01:10.13374.isml001053x2007.s2.067 第29卷增刊2 北京科技大学学报 Vol.29 SuppL 2 2007年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2007 退火温度对25Mm3Si3AI一TWIP钢 组织和力学性能的影响 米振莉唐荻代永娟王海全 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京100083 摘要研究了不同退火温度对25M一3S一3A一TWP钢组织和力学性能的影响.结果表明经1000℃退火后，此钢种可达 到640MPa左右的抗拉强度和255MPa左右的屈服强度以及82%以上的延伸率，具有较好的综合力学性能.其室温组织为单 相奥氏体基体的退火李品.通过TEM观察内部为大量的层错和李晶共存结构.在随后的拉伸变形过程中产生大量形变孪品. 发生了TWIP效应一李晶诱发塑性效应，使钢板具有优良的力学性能. 关键词退火温度：TWP钢：退火孪晶：形变孪晶 分类号TG337 汽车工业的迅速发展推动了钢铁业的技术进 表1实验钢成分 W1% 步，汽车的轻量化和节能降耗一直是汽车用钢研究 元素C Si Mn P S Al Fe 的重点，对汽车用钢的强度和韧性进行深度开发，其 含量001528925.000061000433.02余量 中采用高强度和超高强度的钢板是一个重要的研究 方向.TWP钢(Twinning induced plastic)又称孪晶 板坯在350四/二辊热轧实验机上热轧后，在 诱导塑性钢，是近几年国内外比较关注的高强度、高 430四/二辊双机架冷轧实验机冷轧，分别在800℃ 塑性的汽车用钢之一，该钢在无外载荷的条件下， 900℃，950℃，1000℃进行退火试验，退火后空冷. 室温组织是稳定的残余奥氏体，基体中存在大量的 按照GB3076一82标准，采用线切割沿轧制方向切 退火李晶，一旦施加一定的外部载荷后，因为应变诱 取拉伸试样.在MTS一810型拉伸试验机上进行力 发产生机械孪晶，发生大的无颈缩延伸，表现出优良 学性能测试，室温下采用103。的拉伸速率. 的机械性能，如高的应变硬化率、高的塑性值和高的 在垂直于轧制方向的横截面上，从拉伸前、后的 强度刂 钢板上线切割制取金相，透射电镜、X射线试样.通 目前国内外对TWP钢的研究工作处于实验 过光学显微镜，透射电镜(TEM)以及X射线衍射对 室阶段，尚未进行工业化生产.为进一步深化对 实验钢拉伸变形前后的组织进行进一步的观察分 TWIP钢力学性能和组织变化规律的了解，本文对 析，确定变形后组织中的相组成以及组织.其中光 25Mn典型TWIP钢的关键工艺一退火制度进行 学显微组织用4%硝酸酒精溶液侵蚀.透射电镜样 了详细的探讨.研究了不同退火温度对于TWP钢 品采用5%高氯酸无水乙醇溶液为电解液，经电解 双喷减薄至穿孔，采用H一800透射电镜，工作电压 性能的影响，通过显微组织和力学性能分析，总结了 为2O0kV.用MXP2 IVAHF型X射线衍射仪和C TWIP钢的热处理工艺，初步阐述了TWP钢获得 靶照射进行物相分析. 高强度高塑性的微观机理.为今后TVIP钢的进一 步开发，取得更好的综合力学性能提供参考. 2 实验结果与讨论 1 实验材料和方案 2.1力学性能测试 实验用TWP钢采用电磁感应炉真空熔炼，氩 冷轧压下率65%的钢板经不同温度退火后的 气气氛保护，浇铸成板坯.化学成分如表1所示. 力学性能如图1和表2所示.由于应力一应变曲线 上没有明显的屈服平台，规定非比例强度σ2作为 收稿日期：2007-09-28 钢板的屈服强度 基金项目：国家自然科学基金项目(No.50575022) 作者简介：米振莉(1971一），女.副研究员.博士退火温度对 25Mn-3Si-3Al -TWIP 钢 组织和力学性能的影响 米振莉 唐 荻 代永娟 王海全 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心, 北京 100083 摘 要 研究了不同退火温度对 25Mn-3Si-3Al-TWIP 钢组织和力学性能的影响.结果表明经 1 000 ℃退火后, 此钢种可达 到 640 MPa 左右的抗拉强度和255 MPa 左右的屈服强度以及82%以上的延伸率, 具有较好的综合力学性能.其室温组织为单 相奥氏体基体的退火孪晶, 通过 TEM 观察内部为大量的层错和孪晶共存结构.在随后的拉伸变形过程中产生大量形变孪晶, 发生了 TWIP 效应———孪晶诱发塑性效应, 使钢板具有优良的力学性能. 关键词 退火温度;TWIP 钢;退火孪晶;形变孪晶 分类号 TG337 收稿日期:2007-09-28 基金项目:国家自然科学基金项目( No .50575022) 作者简介:米振莉( 1971—) , 女, 副研究员, 博士 汽车工业的迅速发展推动了钢铁业的技术进 步, 汽车的轻量化和节能降耗一直是汽车用钢研究 的重点, 对汽车用钢的强度和韧性进行深度开发, 其 中采用高强度和超高强度的钢板是一个重要的研究 方向 .TW IP 钢( Tw inning induced plastic) 又称孪晶 诱导塑性钢, 是近几年国内外比较关注的高强度、高 塑性的汽车用钢之一.该钢在无外载荷的条件下, 室温组织是稳定的残余奥氏体, 基体中存在大量的 退火孪晶, 一旦施加一定的外部载荷后, 因为应变诱 发产生机械孪晶, 发生大的无颈缩延伸, 表现出优良 的机械性能, 如高的应变硬化率、高的塑性值和高的 强度 [ 1] . 目前国内外对 TW IP 钢的研究工作处于实验 室阶段, 尚未进行工业化生产 .为进一步深化对 TWIP 钢力学性能和组织变化规律的了解, 本文对 25M n 典型 TWIP 钢的关键工艺 ———退火制度进行 了详细的探讨, 研究了不同退火温度对于 TW IP 钢 性能的影响, 通过显微组织和力学性能分析, 总结了 TWIP 钢的热处理工艺, 初步阐述了 TW IP 钢获得 高强度高塑性的微观机理 .为今后 TWIP 钢的进一 步开发, 取得更好的综合力学性能提供参考. 1 实验材料和方案 实验用 TWIP 钢采用电磁感应炉真空熔炼, 氩 气气氛保护, 浇铸成板坯 .化学成分如表 1 所示 . 表 1 实验钢成分 w t % 元素 C Si M n P S Al Fe 含量 0.015 2.89 25.00 0.061 0.004 3 3.02 余量 板坯在 350 四/二辊热轧实验机上热轧后, 在 430 四/二辊双机架冷轧实验机冷轧, 分别在800 ℃、 900 ℃、950 ℃、1 000 ℃进行退火试验, 退火后空冷. 按照 GB3076 —82 标准, 采用线切割沿轧制方向切 取拉伸试样.在 M TS -810 型拉伸试验机上进行力 学性能测试, 室温下采用 10 -3 s -1的拉伸速率 . 在垂直于轧制方向的横截面上, 从拉伸前、后的 钢板上线切割制取金相 、透射电镜 、X 射线试样.通 过光学显微镜、透射电镜( TEM ) 以及 X 射线衍射对 实验钢拉伸变形前后的组织进行进一步的观察分 析,确定变形后组织中的相组成以及组织 .其中光 学显微组织用 4 %硝酸酒精溶液侵蚀 .透射电镜样 品采用 5 %高氯酸无水乙醇溶液为电解液, 经电解 双喷减薄至穿孔, 采用 H-800 透射电镜, 工作电压 为 200 kV .用 MXP21VAHF 型 X 射线衍射仪和 Cu 靶照射进行物相分析. 2 实验结果与讨论 2.1 力学性能测试 冷轧压下率 65 %的钢板经不同温度退火后的 力学性能如图 1 和表 2 所示.由于应力-应变曲线 上没有明显的屈服平台, 规定非比例强度 σp0.2作为 钢板的屈服强度. 第 29 卷 增刊 2 2007 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.29 Suppl.2 Dec.2007 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2007.s2.067