正在加载图片...
第10期 徐锟等：铌微合金化对高A!冷轧TRP钢组织与力学性能的影响 ,1261 强度较高但总伸长率明显下降，其原因主要是在贝 用，使2号钢抗拉强度反而低于1号钢，但是，2号 氏体区较高温度等温时，由于碳的充分扩散或碳化 钢中的残余奥氏体量较1号钢多且稳定，在保证抗 物的析出而使奥氏体局部富碳能力降低2]，其稳定 拉强度高于650MPa的同时其伸长率高于27%.与 性降低，Ms点升高，因而等温后冷却容易生成马氏 其他等温温度相比，450℃等温得到的残余奥氏体 体，冷却后组织中较硬的马氏体相使该温度下材料 较少，伸长率相对较低，而在370℃和400℃等温后 的强度有所提高，但塑性降低， 的总伸长率可以高达35%. 与1号钢相比，含Nb的2号钢在不同贝氏体 综上所示，在高铝冷轧TRP钢中，虽然添加微 区温度(370,400和450℃)等温180s后的屈服强度 合金元素Nb(约为0.025%)并未起到强化作用，但 与1号钢相近，抗拉强度有所降低，而总伸长率则明 当贝氏体区保温温度为370~400℃时，含Nb高Al 显高于1号钢，且2号钢的强度随贝氏体等温温度 冷轧TRIP钢同样具有高强度、高塑性的配比，实 的变化较小.图7给出了两种实验钢在450℃等温 验结果表明：无Nb高Al冷轧TRIP钢的最佳贝氏 180s后的拉伸曲线.由图7可知，1号钢室温下的 体等温温度为400℃左右，而含Nb钢将最佳等温工 拉伸应力一应变曲线中屈服平台不明显，近似于连 艺范围扩大到370~400℃，且力学性能受温度影响 续屈服，并且塑性变形过程中强度随应变增加而迅 的波动很小，减小了工艺因素对性能的影响，降低了 速升高，具有较高的加工硬化率，屈强比(，/σ)较 工业化生产的难度，具有一定的应用价值 低，其力学行为表现出与铁素体一马氏体双相钢相 似的特征3].这是由于马氏体相变引入了大量可 4结论 动位错，使屈服现象消失，表现为连续屈服，同时较 (I)研究了无Nb和Nb微合金化的两种含铝 硬的马氏体相明显提高抗拉强度，但伸长率较低， 约1.5%的高A1冷轧TRIP钢，在两相区加贝氏体 Nb微合金化的2号钢的应力应变曲线与1号钢完 区等温的二段式热处理工艺后均得到了包括铁素 全不同，有明显的屈服平台存在，抗拉强度低于1号 体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体的多相组织，Nb 钢，但伸长率提高，低碳钢中的屈服现象主要是由 微合金化未改变高AI冷轧TRIP钢在热处理过程 铁素体中碳、氮间隙原子与位错的交互作用所造成 中的相变基本特征，但两相区退火时较多未溶的 的，两种实验钢屈服现象的不同可能是由于室温组 Nb(C,N)粒子阻碍铁素体晶界迁移，起到了细化晶 织中铁素体相与马氏体相含量的差别而引起的， 粒的作用 Sugimoto等的研究发现，在高Si冷轧TRIP钢中添 (2)在各贝氏体区温度等温后，两种实验钢中 加0.02%~0.11%的Nb,可以使先共析铁素体量 得到的残余奥氏体含量和碳含量随等温温度与时间 增加，同时由于Nb的添加起到明显的稳定奥氏 的变化趋势相似，但Nb的添加使含Nb钢中残余奥 体作用，降低了马氏体生成的可能性，铁素体中不含 氏体含量及碳含量均高于无Nb钢 有高密度位错，使其应力一应变曲线表现为不连续 (3)含Nb钢各贝氏体区温度保温300s后得到 屈服.与此同时，2号钢中先共析铁素体量的增加， 的抗拉强度均高于650MPa,伸长率高于27%，尤其 使室温组织中铁素体相总含量增加，这种较软的相 是在370℃和400℃等温后的伸长率高达35%.其 抵消了Nb(C,N)的析出强化与晶粒细化的强化作 最佳贝氏体等温温度范围由400℃扩大到370~ 900r 400℃，且力学性能随等温工艺的变化较小，在保证 800 高AI冷轧TRIP钢具有高强度、高塑性的同时降低 700 工艺因素对其性能的影响，具有一定的研究与应用 600 500 价值 400 参考文献 300 一1号钢850℃/300+450℃/180s 200 -2号钢850℃/3008+450℃/180： [1]Jacques P J.Transformation induced plasticity for high strength formable steels-Curr Opin Solid State Mater Sci.2004.8:259 100 0.05 0.100.150200.250.30 [2]Kliber J.Mased B.Zacek O,et al.Transformation induced plas- 工程应变 ticity (TRIP)effect used in forming of carbon CMnSi steel. Mater Sci Forum.2005.500/501:461 图7实验钢应力应变曲线 [3]Wasilkowska A.Tsipouridis P,Werner E A.et al.Microstruc Fig.7 Tensile stress"strain curves of the steels ture and tensile behaviour of cold-rolled TRIP-aided steels.J强度较高但总伸长率明显下降．其原因主要是在贝 氏体区较高温度等温时由于碳的充分扩散或碳化 物的析出而使奥氏体局部富碳能力降低［12］其稳定 性降低Ms 点升高因而等温后冷却容易生成马氏 体冷却后组织中较硬的马氏体相使该温度下材料 的强度有所提高但塑性降低． 图7 实验钢应力－应变曲线 Fig．7 Tensile stress-strain curves of the steels 与1号钢相比含 Nb 的2号钢在不同贝氏体 区温度（370400和450℃）等温180s 后的屈服强度 与1号钢相近抗拉强度有所降低而总伸长率则明 显高于1号钢且2号钢的强度随贝氏体等温温度 的变化较小．图7给出了两种实验钢在450℃等温 180s 后的拉伸曲线．由图7可知1号钢室温下的 拉伸应力－应变曲线中屈服平台不明显近似于连 续屈服并且塑性变形过程中强度随应变增加而迅 速升高具有较高的加工硬化率屈强比（σb／σs）较 低其力学行为表现出与铁素体－马氏体双相钢相 似的特征［13］．这是由于马氏体相变引入了大量可 动位错使屈服现象消失表现为连续屈服同时较 硬的马氏体相明显提高抗拉强度但伸长率较低． Nb 微合金化的2号钢的应力－应变曲线与1号钢完 全不同有明显的屈服平台存在抗拉强度低于1号 钢但伸长率提高．低碳钢中的屈服现象主要是由 铁素体中碳、氮间隙原子与位错的交互作用所造成 的两种实验钢屈服现象的不同可能是由于室温组 织中铁素体相与马氏体相含量的差别而引起的． Sugimoto 等的研究发现在高 Si 冷轧 TRIP 钢中添 加0∙02％～0∙11％的 Nb可以使先共析铁素体量 增加［11］同时由于 Nb 的添加起到明显的稳定奥氏 体作用降低了马氏体生成的可能性铁素体中不含 有高密度位错使其应力－应变曲线表现为不连续 屈服．与此同时2号钢中先共析铁素体量的增加 使室温组织中铁素体相总含量增加这种较软的相 抵消了 Nb（CN）的析出强化与晶粒细化的强化作 用使2号钢抗拉强度反而低于1号钢．但是2号 钢中的残余奥氏体量较1号钢多且稳定在保证抗 拉强度高于650MPa 的同时其伸长率高于27％．与 其他等温温度相比450℃等温得到的残余奥氏体 较少伸长率相对较低而在370℃和400℃等温后 的总伸长率可以高达35％． 综上所示在高铝冷轧 TRIP 钢中虽然添加微 合金元素 Nb（约为0∙025％）并未起到强化作用但 当贝氏体区保温温度为370～400℃时含 Nb 高 Al 冷轧 TRIP 钢同样具有高强度、高塑性的配比．实 验结果表明：无 Nb 高 Al 冷轧 TRIP 钢的最佳贝氏 体等温温度为400℃左右而含 Nb 钢将最佳等温工 艺范围扩大到370～400℃且力学性能受温度影响 的波动很小减小了工艺因素对性能的影响降低了 工业化生产的难度具有一定的应用价值． 4 结论 （1） 研究了无 Nb 和 Nb 微合金化的两种含铝 约1∙5％的高 Al 冷轧 TRIP 钢在两相区加贝氏体 区等温的二段式热处理工艺后均得到了包括铁素 体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体的多相组织．Nb 微合金化未改变高 Al 冷轧 TRIP 钢在热处理过程 中的相变基本特征但两相区退火时较多未溶的 Nb（CN）粒子阻碍铁素体晶界迁移起到了细化晶 粒的作用． （2） 在各贝氏体区温度等温后两种实验钢中 得到的残余奥氏体含量和碳含量随等温温度与时间 的变化趋势相似但 Nb 的添加使含 Nb 钢中残余奥 氏体含量及碳含量均高于无 Nb 钢． （3） 含 Nb 钢各贝氏体区温度保温300s 后得到 的抗拉强度均高于650MPa伸长率高于27％尤其 是在370℃和400℃等温后的伸长率高达35％．其 最佳贝氏体等温温度范围由400℃扩大到370～ 400℃且力学性能随等温工艺的变化较小在保证 高 Al 冷轧 TRIP 钢具有高强度、高塑性的同时降低 工艺因素对其性能的影响具有一定的研究与应用 价值． 参 考 文 献 ［1］ Jacques P J．Transformation-induced plasticity for high strength formable steels．Curr Opin Solid State Mater Sci20048：259 ［2］ Kliber JMased BZacek Oet al．Transformation induced plasticity （TRIP ） effect used in forming of carbon CMnSi steel． Mater Sci Forum2005500／501：461 ［3］ Wasilkowska ATsipouridis PWerner E Aet al．Microstructure and tensile behaviour of cold-rolled TRIP-aided steels． J 第10期 徐 锟等： 铌微合金化对高 Al 冷轧 TRIP 钢组织与力学性能的影响 ·1261·