Vol.29 SuppL 2 米振莉等：退火温度对25Mm一3S3A一TWP钢组织和力学性能的影响 119。 拉伸变形后出现明显的变形带，仅有极少量的形变 2.3TEM组织观察和X射线衍射分析 孪晶.随退火温度的升高，再结晶过程趋于完成，边 为了进一步分析钢板变形前后的微观组织，本 界平直的退火李晶量增多，晶粒尺寸也相应增大，在 实验进行了XD分析以及TEM微观组织观察. 外力作用下，变形后的形变孪晶增多，孪晶尺寸增 XD试验结果表明，试验钢板冷轧态时的晶体结构 大.通过光学显微镜很容易可分辨出1000℃退火 是面心立方，如图4所示.图4(a)表明，TWP钢经 时形变李晶的存在，且尺寸较大，如图3(d)所示.由 800C退火后，其组织为体心立方结构和面心立方 此可见，TWIP钢完成了再结晶后，李生进行的越充 结构的两相组成.图4(b)则表明钢板1000C退火 分，TWIP效应越明显.而出现TWIP效应是使钢 后的衍射图谱全部为面心立方结构. 板获得优良力学性能的必要条件. (a) (b) 2000 1500 《永书)票 022-695-92 1500 (III).8SEb-0Z 82266696602 1000 01)6096782 002):6K:00-82 (1v6900-0t 1000 1(00293-60:00982 (1e06906-02 500 (002686t5-ez 500 30 40 60 70 80 90 30 40 50 60 70 80 90 2a() 2() 图4TWP钢板在不同温度退火的XRD图.(a)800℃：(b)100℃ 8O0C退火后的试验钢板经TEM进行微观组 状的形貌.层错部分显示具有平行条纹的区域，多 织观察，如图5()所示，从组织形貌看为多边形铁 数是由于层错能较低，由全位错分解而来的两个偏 素体和奥氏体组成，并且在奥氏体晶粒中有少量的 位错.两个偏位错间的晶体，发生错排即为层错区， 层错和孪晶存在，见图5(b),结合Fe一MC三相相 也就是在电镜下看到的条纹区. 图习分析，此时为非平衡态组织，即800℃时退火后 发生了相变.钢板1000C退火后的XRD分析全部 为面心立方结构，TEM观察为单相奥氏体，在奥氏 体中有大量的层错和退火孪晶共存，如图6所示.A 部分为孪晶，与之有对称关系的B部分为密集的层 错.由图7（所示的退火孪晶，孪晶间距很细小，只 B 有0.5m.图7(b)所示为层错的形貌，表征为很细 0.4m 很细一层一层的条纹.据资料介绍到这是Shockley 位错包围的层错，与试样上下膜面相截，形成平行片 图61000℃退火后钢板的TEM微观组织 图8为1000℃退火拉伸变形后的TEM明场 像，即变形后形成了平行排列和交错排列长条状的 形变孪晶.这种孪晶是在一次孪晶即退火孪晶生长 的基础上形成了二次孪晶即形变孪晶，两个系统连 续起作用并共同参与变形.因此钢板在变形过程中 产生了明显的TWIP效应. 0.3m 0.24m 2.4机理分析 试验用Fe一25Mn-3Si-3A1TWIP钢由化学成 图5800℃退火后钢板的TEM微观组织.(a)微观组织：(b) 分决定了其较低的层错能(Yi≤20mJ/m2).而在 退火李晶和层错 低层错能的面心立方金属的退火组织中经常看到一拉伸变形后出现明显的变形带, 仅有极少量的形变 孪晶.随退火温度的升高, 再结晶过程趋于完成, 边 界平直的退火孪晶量增多, 晶粒尺寸也相应增大, 在 外力作用下, 变形后的形变孪晶增多, 孪晶尺寸增 大.通过光学显微镜很容易可分辨出 1 000 ℃退火 时形变孪晶的存在, 且尺寸较大, 如图 3( d) 所示.由 此可见, TWIP 钢完成了再结晶后, 孪生进行的越充 分, TWIP 效应越明显 .而出现 TWIP 效应是使钢 板获得优良力学性能的必要条件. 2.3 TEM 组织观察和 X 射线衍射分析 为了进一步分析钢板变形前后的微观组织, 本 实验进行了 XRD 分析以及 TEM 微观组织观察. XRD 试验结果表明, 试验钢板冷轧态时的晶体结构 是面心立方, 如图 4 所示.图 4( a) 表明, TWIP 钢经 800 ℃退火后, 其组织为体心立方结构和面心立方 结构的两相组成.图 4( b) 则表明钢板 1 000 ℃退火 后的衍射图谱全部为面心立方结构. 图 4 TWIP 钢板在不同温度退火的 XRD 图.( a) 800 ℃;( b) 1 000 ℃ 图 5 800 ℃退火后钢板的 TEM 微观组织.( a) 微观组织;( b) 退火孪晶和层错 800 ℃退火后的试验钢板经 TEM 进行微观组 织观察, 如图 5( a) 所示, 从组织形貌看为多边形铁 素体和奥氏体组成, 并且在奥氏体晶粒中有少量的 层错和孪晶存在, 见图 5( b) , 结合 Fe-Mn-C 三相相 图[ 2] 分析, 此时为非平衡态组织, 即 800 ℃时退火后 发生了相变.钢板 1 000 ℃退火后的 XRD 分析全部 为面心立方结构, TEM 观察为单相奥氏体, 在奥氏 体中有大量的层错和退火孪晶共存, 如图 6 所示, A 部分为孪晶, 与之有对称关系的 B 部分为密集的层 错.由图 7( a) 所示的退火孪晶, 孪晶间距很细小, 只 有 0.5 μm .图 7( b) 所示为层错的形貌, 表征为很细 很细一层一层的条纹.据资料介绍[ 3] 这是 Shockley 位错包围的层错, 与试样上下膜面相截, 形成平行片 状的形貌 .层错部分显示具有平行条纹的区域, 多 数是由于层错能较低, 由全位错分解而来的两个偏 位错 .两个偏位错间的晶体, 发生错排即为层错区, 也就是在电镜下看到的条纹区. 图 6 1 000 ℃退火后钢板的 TEM 微观组织 图 8 为 1 000 ℃退火拉伸变形后的 TEM 明场 像, 即变形后形成了平行排列和交错排列长条状的 形变孪晶.这种孪晶是在一次孪晶即退火孪晶生长 的基础上形成了二次孪晶即形变孪晶, 两个系统连 续起作用并共同参与变形.因此钢板在变形过程中 产生了明显的 TWIP 效应. 2.4 机理分析 试验用 Fe-25Mn -3Si-3Al TWIP 钢由化学成 分决定了其较低的层错能( γfcc ≤20 mJ/m 2 ) .而在 低层错能的面心立方金属的退火组织中经常看到一 Vol.29 Suppl.2 米振莉等:退火温度对 25Mn-3Si-3Al-TWIP 钢组织和力学性能的影响 · 119 ·