温度、应变速率、应变对Q&P热处理TRIP590钢力学性能的影响

摘要

相变诱导塑性(TRIP)钢作为第一代先进高强钢广泛应用于汽车工业中，它具有高强度与高塑性相结合的优异特点。本实验中采用一种新型的淬火配分(Q&P)热处理工艺对TRIP590钢进行了热处理，以期获得更加优异的力学性能。对热处理后的TRIP590钢进行不同拉伸温度、应变速率、应变量的拉伸实验，研究其在不同变形条件下的力学性能变化规律。 实验主要从以下两个方面展开:一方面，对TRIP590钢进行一系列不同配分工艺的盐浴热处理，利用彩色金相、SEM、XRD、VSM观察热处理后实验钢微观组织与残余奥氏体含量变化，并测试了常温拉伸性能。另一方面，对Q&P热处理后的TRIP590钢进行不同拉伸温度、应变速率、应变量的拉伸实验，并利用SEM、EBSD、TEM进行相应的结构表征。主要研究结果如下: 实验钢经Q&P热处理后，得到了铁素体、残余奥氏体、贝氏体及马氏体的多相组织，残余奥氏体与贝氏体多位于铁素体晶界处。配分时间为60s时，随配分温度由380℃升高至450℃，由XRD与VSM测定结果显示:实验钢中残余奥氏体含量先小幅度降低后又逐渐增加，VSM测得由26％降低至18％，然后增加为20％;而奥氏体中的碳含量随温度升高逐渐增加，由1.61％增加至1.77％。室温下，应变速率为1.7×10-3/s，力学性能变化为:抗拉强度呈先降低后上升的趋势，在380℃的配分温度下，抗拉强度达到最大值1007MPa。延伸率随配分温度的升高而增加，由34.6％增加至39.0％。强塑积与延伸率的变化趋势一致，在450℃的配分温度下达到最大值38649MPa·％（抗拉强度991MPa，延伸率39％）。 配分温度为450℃时，随配分时间由10s增加至300s，残余奥氏体的含量逐渐降低，配分时间为10s时，VSM测定残余奥氏体的含量最高为21％，到300s时，降低到12％。奥氏体中的碳含量呈先增加后降低的趋势，在60s时达到最大值1.77％。室温下，以1.7×10-3/s的应变速率拉伸，力学性能变化为:随配分时间由10s增加至300s，抗拉强度逐渐降低，由999MPa降低至871MPa;延伸率先增加后逐渐降低，由33.4％增加至39.0％，然后降低为30.0％。在300s时，抗拉强度与延伸率同时降低至最小值，分别为871MPa与30.0％。 应变速率一定时，随着变形温度的增加，屈服强度与抗拉强度逐渐降低;延伸率先升高后降低，室温时延伸率最大;强塑积在低温条件下较大，在高温条件下较小。在2×10-3/s的应变速率下，温度为-70℃时强塑积最大，值为49610MPa·％（抗拉强度1210MPa，延伸率41.0％），温度为300℃时强塑积最小，值为36812MPa·％（抗拉强度918MPa，延伸率33.8％）。变形温度一定时，随着应变速率的增加，屈服强度逐渐升高，抗拉强度与延伸率逐渐降低。实验钢在低应变速率下具有较大的强塑积，而在高应变速率下强塑积较小。例如:-70℃时，当应变速率由2×10-3/s增大为2×10-1/s时，其抗拉强度和延伸率分别由1210MPa和41％降低为1136MPa和34.9％。 在室温、5×10-3/s的应变速率下，随着应变量由0.1增加到0.5，XRD测得残余奥氏体含量由12％逐渐减少至2％。结合KAM分析可知，在应变量小时，奥氏体转变量较大，奥氏体相变在塑性变形过程中起着主导作用。在变形过程中，铁素体及奥氏体向马氏体转变等的相互协调变形作用，使实验钢保持均匀的塑性变形，具有较高的强塑积。