。740 北京科技大学学报 2006年第8期 光和4%硝酸酒精的浸蚀后，在Neophot-一21型金 应力为1080MPa. 相显微镜下观察分析塑性变形前后的微观组织结 1200 构：保持拉伸断口的原始状态，采用CAM- 1000 BRIDGE S一360扫描电镜(SEM)分析断口形貌. 利用X射线衍射仪分析轧制钢板的晶体学 600 织构，首先用X射线法测出极图，再由极图数据 400 计算取向分布函数(OD),考虑到试样表层与中 200 心的结构有所差异，故选择样品侧面中心1mm2 的区域作为分析部位， 0 0.1 0.20.30.405 真应变，e 2实验结果和分析 图1TWIP钢板拉伸试样的真应力真应变曲线 2.1力学性能 Fig.I Relations of stress and strain of TWIP steel under ten- 经热轧一冷轧一退火处理的试样延伸率指标 sion 良好，达到52.63%，抗拉强度为729MPa.图1 22断口形貌分析 是钢板在MTS810拉伸过程中获得的真应力一真 从宏观上看，试样的断口附近在失效前后都 应变曲线.由于受到MTS拉伸试验机上的引伸 没有出现明显的颈缩，这说明在变形过程中沿试 仪量程的限制，在实验中实测的最大真应变只能 样的纵向发生了均匀延伸.在CAMBRIDGE S-一 达到0.5.但从图1所示的曲线走势分析，在真应 360扫描电镜下进行拉伸试样的断口微观分析， 变达到0.5时，应力一应变曲线仍处于上升趋势， 图2为试样的SEM断口微观分析照片及韧窝底 其最大真应变值应超过0.5，此时对应的最大真 部夹杂物类型分析能谱. 400 320 80 3937 7.8731181015.74619000 EkeV 图2TWMP钢拉伸断口SEM照片(a和夹杂物能谱分析(b) Fig 2 SEM micrograph of the fracture of TWIP steel after tension (a)and energy spectrum of incl usions(b) SEM和能谱分析表明，拉伸断口呈细小、等 作用下产生形变李晶，仅有极少量的退火孪晶保 轴状韧窝结构，韧窝底部的夹杂物为Mn的非金 留下来，该形变孪晶仍保留有初始退火李晶的位 属化合物.由于变形应力分布在整个断口表面 向关系，如图3(b).为进一步研究钢板的微观组 上，而夹杂物或第二相粒子形成的显微空洞形核 织结构，采用西门子D5000型Cu系面探测器分 并沿空间三个方向长大，导致断裂后形成等轴韧 析样品的晶体结构及物相组成，如图4.X射线衍 窝，这种等轴韧窝为典型的延性断裂.TWIP钢 射(XRD)图谱表明，热轧一冷轧一退火处理工艺 具有较高的塑性和韧性，与其本身的晶体结构有 生产的钢板为单一的奥氏体结构，即TWIP钢的 密切的关系.通常，钢中存在稳定奥氏体的元素 室温组织为完全的奥氏体状态. (如Mn等)即可使材料的韧性大为提高. 一般来说，当钢中的Mn含量大于12%时， 2.3显微组织 在通常的冷却条件下，上临界点降低到室温以下 在光学显微镜下观察冷轧退火后钢板的金相 时，钢能够保持单一的奥氏体组织到.奥氏体钢 组织，微观结构表明其组织有大量退火孪晶组织 的力学性能主要取决于堆垛层错能，在给定的变 的奥氏体等轴晶粒，平均晶粒尺寸为40m,如图 形条件下，堆垛层错能只取决于化学成分.堆垛 3(a):而经过拉伸变形后，大量退火孪晶在变形力 层错能决定着主要的变形机制类型，如滑移、交滑光和 4 %硝酸酒精的浸蚀后, 在 Neophot -21 型金 相显微镜下观察分析塑性变形前后的微观组织结 构;保 持 拉 伸断 口 的 原始 状 态, 采用 CAM￾BRIDGE S-360 扫描电镜( SEM) 分析断口形貌. 利用 X 射线衍射仪分析轧制钢板的晶体学 织构, 首先用 X 射线法测出极图, 再由极图数据 计算取向分布函数( ODF) , 考虑到试样表层与中 心的结构有所差异, 故选择样品侧面中心 1 mm 2 的区域作为分析部位 . 2 实验结果和分析 2.1 力学性能 经热轧—冷轧—退火处理的试样延伸率指标 良好, 达到 52.63 %, 抗拉强度为 729 MPa .图 1 是钢板在 M TS 810 拉伸过程中获得的真应力-真 应变曲线.由于受到 M TS 拉伸试验机上的引伸 仪量程的限制, 在实验中实测的最大真应变只能 达到 0.5 .但从图 1 所示的曲线走势分析, 在真应 变达到 0.5 时, 应力-应变曲线仍处于上升趋势, 其最大真应变值应超过 0.5, 此时对应的最大真 应力为 1 080 M Pa. 图 1 TWIP 钢板拉伸试样的真应力-真应变曲线 Fig.1 Relations of stress and strain of TWIP steel under ten￾sion 2.2 断口形貌分析 从宏观上看, 试样的断口附近在失效前后都 没有出现明显的颈缩, 这说明在变形过程中沿试 样的纵向发生了均匀延伸 .在 CAMBRIDGE S - 360 扫描电镜下进行拉伸试样的断口微观分析, 图 2 为试样的 SEM 断口微观分析照片及韧窝底 部夹杂物类型分析能谱. 图 2 TWIP 钢拉伸断口 SEM 照片( a) 和夹杂物能谱分析( b) Fig.2 SEM micrograph of the fracture of TWIP steel after tension ( a) and energy spectrum of inclusions( b) SEM 和能谱分析表明, 拉伸断口呈细小、等 轴状韧窝结构, 韧窝底部的夹杂物为 M n 的非金 属化合物.由于变形应力分布在整个断口表面 上, 而夹杂物或第二相粒子形成的显微空洞形核 并沿空间三个方向长大, 导致断裂后形成等轴韧 窝, 这种等轴韧窝为典型的延性断裂.TWIP 钢 具有较高的塑性和韧性, 与其本身的晶体结构有 密切的关系.通常, 钢中存在稳定奥氏体的元素 ( 如 Mn 等) 即可使材料的韧性大为提高[ 8] . 2.3 显微组织 在光学显微镜下观察冷轧退火后钢板的金相 组织, 微观结构表明其组织有大量退火孪晶组织 的奥氏体等轴晶粒, 平均晶粒尺寸为 40 μm, 如图 3( a) ;而经过拉伸变形后, 大量退火孪晶在变形力 作用下产生形变孪晶, 仅有极少量的退火孪晶保 留下来, 该形变孪晶仍保留有初始退火孪晶的位 向关系, 如图 3( b) .为进一步研究钢板的微观组 织结构, 采用西门子 D5000 型 Cu 系面探测器分 析样品的晶体结构及物相组成, 如图 4 .X 射线衍 射( XRD) 图谱表明, 热轧—冷轧—退火处理工艺 生产的钢板为单一的奥氏体结构, 即 TWIP 钢的 室温组织为完全的奥氏体状态 . 一般来说, 当钢中的 M n 含量大于 12 %时, 在通常的冷却条件下, 上临界点降低到室温以下 时, 钢能够保持单一的奥氏体组织[ 9] .奥氏体钢 的力学性能主要取决于堆垛层错能, 在给定的变 形条件下, 堆垛层错能只取决于化学成分.堆垛 层错能决定着主要的变形机制类型, 如滑移 、交滑 · 740 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 8 期