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原文传递 Q&P工艺对中锰钢力学性能和组织演变影响的研究

论文题名：	Q&P工艺对中锰钢力学性能和组织演变影响的研究
关键词：	汽车轻量化材料;中锰钢;组织演变;力学性能;残余奥氏体
摘要：	近年来，我国汽车保有量不断增加，能源消耗增大，汽车制造及汽车尾气的排放使得环境污染等问题不断加剧。在此社会背景下，实现汽车轻量化显得尤为重要。实现汽车轻量化的一个重要方向就是实现材料轻量化。对比三代先进高强钢发现，第三代先进高强钢的强度和韧性超过第一代先进高强钢，合金含量及生产成本低于第二代先进高强钢。其中中锰钢作为典型代表，是当今钢铁材料轻量化研究的热点。美国学者Speer于2003年首次提出“QuenchingandPartitioning”(Q&P)热处理新理念，发现并证明通过对残余奥氏体进行有效的控制，可在不明显减小强度的前提下，实现对钢中残余奥氏体的有效控制。　　本文设计了一种冷轧中锰钢(0.12C-7.69Mn-1.45Si-2.76Al),采用IA-Q&P(临界退火-淬火配分)工艺对中锰钢进行热处理，以此来获得具有较高体积分数及适当稳定性的残余奥氏体。基于前期实验和理论分析，对Q&P工艺的参数进行了优化，系统的研究了Q&P热处理工艺参数对冷轧中锰钢微观组织演变和力学性能的影响规律及加工硬化行为的作用机理。本文的主要研究内容及研究结果如下: 　　(1)不同退火温度和退火时间对中锰钢微观组织演变及力学性能的影响。退火温度的升高使得试验钢的拉伸性能不断降低，当退火温度选择临界温度680℃时，试验钢中有25.3％的残余奥氏体，表现出优异的综合力学性能。随着退火温度的升高，晶粒尺寸增大，细板条状残余奥氏体逐渐转变为块状或等轴晶，并且残余奥氏体中的平均Mn浓度也在降低，这使得残余奥氏体的稳定性不断降低。残余奥氏体含量和稳定性共同影响了试样的拉伸性能，较高的残余奥氏体体积分数以及细板条状组织带来的残余奥氏体稳定性梯度，导致了A680试样产生不连续的TRIP效应，使其表现出优异的拉伸性能。随着退火时间的延长，晶粒尺寸有一定程度的增大，但增大效果并不显著，各试样的组织都很细小。残余奥氏体体积分数随退火时间的增加呈现先降低后升高又降低的波动趋势;四个试样的拉伸曲线均可观察到屈服平台和锯齿状特征;当退火时间选择20min时，材料的综合力学性能最佳，强塑积为43.5GPa·％。　　(2)不同配分温度和配分时间对中锰钢微观组织演变及力学性能的影响。相较于只经退火处理的试样，Q&P热处理在一定程度上能提高钢的塑韧性，并且配分工艺显著影响残余奥氏体的形貌。只经退火处理的试样中残余奥氏体形貌以小颗粒状和块状为主，稳定性较差。配分温度为150℃时，形成异质奥氏体结构，残余奥氏体形貌有粒状、块状和片层状。较高体积分数且不同稳定性的残余奥氏体可在不同应力阶段持续发生TRIP效应，从而获得较高的强塑积。随着配分温度的升高，残余奥氏体含量在19.11～25.16％范围内发生较大波动，而残余奥氏体中的碳含量仅在1.19～1.24％之间略有变化;随着配分时间的升高，残余奥氏体为15.88～25.16％,残余奥氏体中的碳含量为1.19～1.32％,这意味着对于本研究，碳含量不是控制残余奥氏体机械稳定性变化的关键因素。与未经配分的试样相比，配分时间过长或过短都不会使中锰钢的强韧性提高，配分时间过短时，反而会出现下降的情况。表明适当配分时间的Q&P热处理工艺对中锰钢综合力学性能的提升有显著效果。
作者：	冯燕
专业：	材料与化工
导师：	景财年;刘运腾
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2023