张明达等：基于Thermo--Calc的中锰中铝Fe-Mn一Al-C低密度钢类Schaeffler相图绘制与评估 ·689· a 24-dm-5 图10几种不同成分Fe-Mn-A-C钢中马氏体形貌的差别.(a)0.05C5Mn3Al:(b)0.20C5Mn3Al:(c)0.20C5Mn4A Fig.10 Morphology of martensite in several Fe-Mn-Al-C steels with different compositions:(a)0.05C5Mn3Al:(b)0.20C5Mn3Al:(c) 0.20C5 Mn4Al 件和TCFE7数据库绘制的类Schaeffler相图可以用于 518(7537):77 中锰（质量分数约2%~8%）中铝（质量分数约0~ B]Rana R,Liu C,Ray R K.Low-density low-earbon Fe-Al ferritic 5%)合金体系低密度钢铁材料的设计和参考. steels.Seripta Mater,2013,68(6):354 [4]Park S J,Hwang B,Lee K H,et al.Microstructure and tensile 5结论 behavior of duplex low-density steel containing 5mass%alumin- ium.Scripta Mater,2013,68(6):365 (1)在Thermo--Calc和TCFE7数据库对大量热 [5]Dobrzanski L A,Borek W.Mechanical properties and microstruc- 力学平衡态数据的计算和统计基础上，针对中锰中铝 ture of high-manganese TWIP,TRIP and TRIPLEX type steels.J 含量的类Schaeffler相图通过平移和修正的方法绘制. Achier Mater Manuf Eng,2012,55(2):230 对比和观察类Schaeffler相图可以看出温度和碳、锰合 6 Kim H,Suh D W,Kim N J.Fe-Al-Mn-C lightweight structural 金元素对奥氏体形成有明显的促进作用，铝明显促进 alloys:a review on the microstructures and mechanical properties Sci Technol Ade Mater,2013,14(1):014205 铁素体的形成 [7]Yang F Q,Song R B,Sun T,et al.Microstructure and mechani- (2)对于中锰中铝合金体系，钢中奥氏体从高温 cal properties of Fe-Mn-Al light-weight high strength steel.Acta 冷却时绝大部分转变为马氏体.马氏体的种类随着 Metall Sin,2014,50(8):897 合金成分、冷却方式等因素的不同而有差异，更准确 (杨富强，宋仁伯，孙挺，等.Fe一Mn一Al轻质高强钢组织和 的Ms和Mεs温度公式有利于马氏体种类和数量的 力学性能研究.金属学报，2014,50(8)：897) 评估. 8] Qin X M,Chen L Q,Di HS,et al.Effect of deformation temper- (3)已有相比例数据和相形貌数据验证了类 ature on tensile deformation mechanism of Fe-23Mn-2Al-0.2C Schaeffler相图较好准确性，表明类Schaeffler相图的潜 TWIP steel.Acta Metall Sin,2011,47(9)1117 (秦小梅，陈礼清，邸洪双，等.变形温度对Fe-23Mn-2Al一 在工程应用价值. 0.2CTWP钢变形机制的影响.金属学报，2011,47(9)： 1117) 参考文献 9]Chen S R,Davies H A,Rainforth W M.Austenite phase forma- Suh D W,Kim N J.Low-tlensity steels.Seripta Mater,2013,68 tion in rapidly solidified Fe-Cr-Mn-C steels.Acta Mater,1999, (6):337 47(18):4555 2]Kim S H,Kim H,Kim N J.Brittle intermetallic compound makes [1o]de Lima M S F,Sankare S Microstructure and mechanical behav- ultrastrong low-density steel with large ductility.Nature,2015, ior of laser additive manufactured AISI 316 stainless steel string-张明达等: 基于 Thermo--Calc 的中锰中铝 Fe--Mn--Al--C 低密度钢类 Schaeffler 相图绘制与评估 图 10 几种不同成分 Fe--Mn--Al--C 钢中马氏体形貌的差别． ( a) 0. 05C5Mn3Al; ( b) 0. 20C5Mn3Al; ( c) 0. 20C5Mn4Al Fig． 10 Morphology of martensite in several Fe--Mn--Al--C steels with different compositions: ( a) 0. 05C5Mn3Al; ( b) 0. 20C5Mn3Al; ( c) 0. 20C5Mn4Al 件和 TCFE 7 数据库绘制的类 Schaeffler 相图可以用于 中锰( 质量分数约 2% ～ 8% ) 中铝( 质量分数约 0 ～ 5% ) 合金体系低密度钢铁材料的设计和参考． 5 结论 ( 1) 在 Thermo--Calc 和 TCFE 7 数据库对大量热 力学平衡态数据的计算和统计基础上，针对中锰中铝 含量的类 Schaeffler 相图通过平移和修正的方法绘制． 对比和观察类 Schaeffler 相图可以看出温度和碳、锰合 金元素对奥氏体形成有明显的促进作用，铝明显促进 铁素体的形成． ( 2) 对于中锰中铝合金体系，钢中奥氏体从高温 冷却时绝大部分转变为马氏体． 马氏体的种类随着 合金成分、冷却方式等因素的不同而有差异，更准确 的 Ms 和 Mεs 温度公式有利于马氏体种类和数量的 评估． ( 3) 已有相比例数据和相形貌数据验证了类 Schaeffler 相图较好准确性，表明类 Schaeffler 相图的潜 在工程应用价值． 参 考 文 献 ［1］ Suh D W，Kim N J． Low-density steels． Scripta Mater，2013，68 ( 6) : 337 ［2］ Kim S H，Kim H，Kim N J． Brittle intermetallic compound makes ultrastrong low-density steel with large ductility． Nature，2015， 518( 7537) : 77 ［3］ Ｒana Ｒ，Liu C，Ｒay Ｒ K． Low-density low-carbon Fe--Al ferritic steels． Scripta Mater，2013，68( 6) : 354 ［4］ Park S J，Hwang B，Lee K H，et al． Microstructure and tensile behavior of duplex low-density steel containing 5mass% alumin￾ium． Scripta Mater，2013，68( 6) : 365 ［5］ Dobrzański L A，Borek W． Mechanical properties and microstruc￾ture of high-manganese TWIP，TＲIP and TＲIPLEX type steels． J Achiev Mater Manuf Eng，2012，55( 2) : 230 ［6］ Kim H，Suh D W，Kim N J． Fe--Al--Mn--C lightweight structural alloys: a review on the microstructures and mechanical properties． Sci Technol Adv Mater，2013，14( 1) : 014205 ［7］ Yang F Q，Song Ｒ B，Sun T，et al． Microstructure and mechani￾cal properties of Fe--Mn--Al light-weight high strength steel． Acta Metall Sin，2014，50( 8) : 897 ( 杨富强，宋仁伯，孙挺，等． Fe--Mn--Al 轻质高强钢组织和 力学性能研究． 金属学报，2014，50( 8) : 897) ［8］ Qin X M，Chen L Q，Di H S，et al． Effect of deformation temper￾ature on tensile deformation mechanism of Fe--23Mn--2Al--0. 2C TWIP steel． Acta Metall Sin，2011，47( 9) : 1117 ( 秦小梅，陈礼清，邸洪双，等． 变形温度对 Fe--23Mn--2Al-- 0. 2C TWIP 钢变 形 机 制 的 影 响． 金 属 学 报，2011，47 ( 9 ) : 1117) ［9］ Chen S Ｒ，Davies H A，Ｒainforth W M． Austenite phase forma￾tion in rapidly solidified Fe--Cr--Mn--C steels． Acta Mater，1999， 47( 18) : 4555 ［10］ de Lima M S F，Sankaré S Microstructure and mechanical behav￾ior of laser additive manufactured AISI 316 stainless steel string- · 986 ·