66 工程科学学报，第40卷，第1期 60 2000 0.30 一试样热能 一dQde 1500 0.25 一瞬时n值 -n=8 0 0.20 1000 =0.15 500 0.10 10 0.05 -500 0.020.040.060.080.10 0.02 0.040.06 0.080.10 真应变，e 真应变.e 图20补充后热能及其对真应变的求导 图219%工程应变下的试样n值 Fig.21 n-value of the 9%engineering strain Fig.20 Thermal energy adding supplement and its true strain deriva- tive 中变形6]，因此，从图21中可以看出，试样经工程 但有TRP效应的试样拉伸过程，热能由塑性 应变e=0.09停止后，仍处于塑性均匀延伸阶段 功及马氏体相变热两部分组成，从图20中可以看 (n≠ε).从图5(b)中可以看出当工程应变为9% 出，在刚进入塑性变形时，随着真应变的加大，其 时，大部分残余奥氏体已经转变成马氏体，只有极少 dQ/de逐步上升，在e=0.01附近，达到最大，可以 的晶粒尺寸较小的残余奥氏体存在.工程应变为 认为在这一阶段，除塑性功以外，相变热上升较快， 9%时，残余奥氏体的体积分数为2.3%，而当试样 即残奥发生马氏体相变的数量较多，随着真应变的 断裂时，残余奥氏体的体积分数为1.2%.两者已经 进一步加大，其dQ/de逐步减小，可以认为发生马 十分的接近.可以说明当工程应变为9%时，试样中 氏体相变的残奥数量逐渐减少.而从图中可以看出 绝大部分残余奥氏体已经完成了马氏体的转变. 在e=0.084附近时，dQ/de便接近恒值，而本次 3结论 TRP试验钢发生颈缩的ε=0.095，可以认为在颈 缩前TRP钢中的残余奥氏体向马氏体的转变已接 (1)对于铁素体+珠光体组织的试验钢，从进 近结束，基本不再有相变热的放出，此点后试样热能 入塑性区到均匀延伸结束，试样表面的温升是均匀 的增加由塑性功提供，所以其值变为基本恒定.将 的.利用试验钢（钢的组织为铁素体+珠光体），可 真应变￡=0.084转换为工程应变得ee=0.0876. 测得在室温条件下试样在低速拉伸过程中从塑性区 影响残余奥氏体在形变过程中的稳定性因素较 开始阶段到均匀延伸结束这一区间的平均综合热能 多，其中残余奥氏体的含量及其碳含量、残余奥氏体 损失系数. 的尺寸和形貌等起着至关重要的作用.从图20中 (2)对于TRP钢，在拉伸过程中实际测得的试 可以看出刚进入塑性变形时，相变热上升较快，而后 样热能高于由塑性功计算的热能，这与常理相悖. 上升速度逐渐下降并趋缓，这是由于刚进入塑性变 这是因为在拉伸过程中存在残余奥氏体向马氏体转 形时，一定数量的较不稳定的残余奥氏体首先集中 变，即材料增加的热能一部分来自转变的塑性功，一 发生马氏体相变，放出的相变热较大，而剩余的较稳 部分来自马氏体相变热. 定的残余奥氏体在后续的形变过程中根据其稳定情 (3)利用平均综合热能损失系数对低速拉伸的 况发生马氏体相变的数量逐渐减少.同时为了验证 TRP钢的热能进行补充，通过计算与推导可证实在 图20中TRP钢试样在颈缩前其残余奥氏体向马氏 刚进入塑性变形时，一定数量的较不稳定残余奥氏 体的转变是否已基本接近结束，将一根TRP钢拉 体首先集中发生马氏体相变，随着应变的进一步加 伸试样拉伸到工程应变6=0.09时停止，其结果分 大，剩余的较稳定的残余奥氏体在后续的形变过程 别与拉伸前及拉断后的两根试样的光学显微组织和 中根据其稳定情况发生马氏体相变的数量逐渐减 残余奥氏体的含量进行比较，相关结果如图5所示. 少，在试样均匀延伸结束前绝大部分残余奥氏体已 为判断试样在工程应变εe=0.09时是否处于均匀 经完成了马氏体的转变. 变形阶段，绘制衡量材料塑性均匀变形的形变硬化 指数n的曲线，如图21所示. 参考文献 当n=ε时，试样将结束均匀伸长而产生局部集 [1]Powers W F.Automotive materials in the 21st century.Adr Mater工程科学学报,第 40 卷,第 1 期 图 20 补充后热能及其对真应变的求导 Fig. 20 Thermal energy adding supplement and its true strain deriva鄄 tive 但有 TRIP 效应的试样拉伸过程,热能由塑性 功及马氏体相变热两部分组成,从图 20 中可以看 出,在刚进入塑性变形时,随着真应变的加大,其 dQ/ d着 逐步上升,在 着 = 0郾 01 附近,达到最大,可以 认为在这一阶段,除塑性功以外,相变热上升较快, 即残奥发生马氏体相变的数量较多,随着真应变的 进一步加大,其 dQ/ d着 逐步减小,可以认为发生马 氏体相变的残奥数量逐渐减少. 而从图中可以看出 在 着 = 0郾 084 附近时, dQ/ d着 便接近恒值,而本次 TRIP 试验钢发生颈缩的 着 = 0郾 095,可以认为在颈 缩前 TRIP 钢中的残余奥氏体向马氏体的转变已接 近结束,基本不再有相变热的放出,此点后试样热能 的增加由塑性功提供,所以其值变为基本恒定. 将 真应变 着 = 0郾 084 转换为工程应变得 着E = 0郾 0876. 影响残余奥氏体在形变过程中的稳定性因素较 多,其中残余奥氏体的含量及其碳含量、残余奥氏体 的尺寸和形貌等起着至关重要的作用. 从图 20 中 可以看出刚进入塑性变形时,相变热上升较快,而后 上升速度逐渐下降并趋缓,这是由于刚进入塑性变 形时,一定数量的较不稳定的残余奥氏体首先集中 发生马氏体相变,放出的相变热较大,而剩余的较稳 定的残余奥氏体在后续的形变过程中根据其稳定情 况发生马氏体相变的数量逐渐减少. 同时为了验证 图 20 中 TRIP 钢试样在颈缩前其残余奥氏体向马氏 体的转变是否已基本接近结束,将一根 TRIP 钢拉 伸试样拉伸到工程应变 着E = 0郾 09 时停止,其结果分 别与拉伸前及拉断后的两根试样的光学显微组织和 残余奥氏体的含量进行比较,相关结果如图 5 所示. 为判断试样在工程应变 着E = 0郾 09 时是否处于均匀 变形阶段,绘制衡量材料塑性均匀变形的形变硬化 指数 n 的曲线,如图 21 所示. 当 n = 着 时,试样将结束均匀伸长而产生局部集 图 21 9% 工程应变下的试样 n 值 Fig. 21 n鄄value of the 9% engineering strain 中变形[16] ,因此,从图 21 中可以看出,试样经工程 应变 着E = 0郾 09 停止后,仍处于塑性均匀延伸阶段 (n屹着). 从图 5( b)中可以看出当工程应变为 9% 时,大部分残余奥氏体已经转变成马氏体,只有极少 的晶粒尺寸较小的残余奥氏体存在. 工程应变为 9% 时,残余奥氏体的体积分数为 2郾 3% ,而当试样 断裂时,残余奥氏体的体积分数为 1郾 2% . 两者已经 十分的接近. 可以说明当工程应变为 9% 时,试样中 绝大部分残余奥氏体已经完成了马氏体的转变. 3 结论 (1)对于铁素体 + 珠光体组织的试验钢,从进 入塑性区到均匀延伸结束,试样表面的温升是均匀 的. 利用试验钢(钢的组织为铁素体 + 珠光体),可 测得在室温条件下试样在低速拉伸过程中从塑性区 开始阶段到均匀延伸结束这一区间的平均综合热能 损失系数. (2)对于 TRIP 钢,在拉伸过程中实际测得的试 样热能高于由塑性功计算的热能,这与常理相悖. 这是因为在拉伸过程中存在残余奥氏体向马氏体转 变,即材料增加的热能一部分来自转变的塑性功,一 部分来自马氏体相变热. (3)利用平均综合热能损失系数对低速拉伸的 TRIP 钢的热能进行补充,通过计算与推导可证实在 刚进入塑性变形时,一定数量的较不稳定残余奥氏 体首先集中发生马氏体相变,随着应变的进一步加 大,剩余的较稳定的残余奥氏体在后续的形变过程 中根据其稳定情况发生马氏体相变的数量逐渐减 少,在试样均匀延伸结束前绝大部分残余奥氏体已 经完成了马氏体的转变. 参 考 文 献 [1] Powers W F. Automotive materials in the 21st century. Adv Mater ·66·