第50卷第8期Vol.50No.8

2014年8月

第897-904页ACTAMETALLURGICASINICAAug.2014pp.897-904

Fe-Mn-Al轻质高强钢组织和力学性能研究*

杨富强宋仁伯孙挺张磊峰赵超廖宝鑫

(北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)

摘要对热轧态与固溶处理后Fe-Mn-Al轻质高强钢进行力学性能检测及组织形貌观察,分析950~1100℃固溶处理工艺

对其组织和力学性能的影响规律,根据真实应力-应变曲线和加工硬化曲线分析拉伸变形特征,对比拉伸变形前后微观组织

形貌和XRD谱,研究其微观变形机理.研究结果表明,所设计的成分体系实验用钢,热轧后为奥氏体基体与少量带状铁素体

的双相组织,密度为6.55g/cm3,达到了轻质高强的设计目标.固溶处理有利于奥氏体晶粒长大与带状铁素体的破碎分解,

使钢板强度降低而塑性提高,但是过高的固溶温度会促进铁素体长大,使铁素体体积分数增大,钢的断后伸长率降低.

1050℃固溶处理后Fe-Mn-Al钢抗拉强度为925.9MPa,断后伸长率为50.20%,强塑积为46.48GPa·%.连续的应变强化行

为使得Fe-Mn-Al钢获得高强度与塑性的良好匹配,稳定硬化阶段应变范围越宽,断后伸长率越大;较高的层错能使其变形

机理区别于TRIP和TWIP效应,变形后仍为奥氏体+铁素体双相组织,变形后奥氏体中可以观察到Taylor晶格、高密度位错

墙以及微带结构,为明显的平面滑移特征.

关键词Fe-Mn-Al钢,轻质高强钢,固溶处理,位错滑移

中图法分类号TG142.7文献标识码A文章编号0412-1961(2014)08-0897-08

MICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPER-

TIESOFFe-Mn-AlLIGHT-WEIGHTHIGH

STRENGTHSTEEL

YANGFuqiang,SONGRenbo,SUNTing,ZHANGLeifeng,ZHAOChao,LIAOBaoxin

SchoolofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083

Correspondent:SONGRenbo,professor,Tel:(010)82377990,E-mail:songrb@http://

Manuscriptreceived2013-12-31,inrevisedform2014-04-21

ABSTRACTTheautomobileindustrypayslotsofattentiononanewkindofsteelwithexcellentcombination

ofstrengthandductilityaswellasthelowerdensity,aimingatdevelopingmoreaffordableandsafevehicleswith

lessfuelcompositionandairpollution.Fe-Mn-Alsteel,addingmoreAlandCelementsintotwinninginducedplas-

ticity(TWIP)steel,showsamazingmechanicalproperties,corrosionresistantandweightreductionthantraditional

steel.ThemechanicalpropertiesandmicrostructureofFe-27Mn-11.5Al-0.95C-0.59Sisteelafterhotrollingandsol-

idsolutiontreatmentwereinvestigatedtoanalysistheevolutionwithintherangeof950~1100℃.Basedonthe

truestress-straincurvesandcorrespondingstrainhardeningrate,thecharacteristicofFe-Mn-Alsteelcouldbeob-

tained.ThedeformationmechanismwaslearnedbycomparingthemicrostructureandXRDaftertensiledeforma-

tion.Theresultsshowthat,withthedesignedcompositionsystem,hotrolledsteelhastheduplexstructureofaus-

tenitematrixandsmallamountofbandedferritewithtensilestrengthof1315.6MPaanddensityof6.55g/cm3,

whichachievestheresearchtargetsofhighstrengthandlight-weight.Solidsolutiontreatmentcontributestoausten-

itegrowthandbandedferritecrushing.Butexorbitanttemperatureresultsincoarseandhighervolumefractionof

ferrite,andtheductilitydropsaswellasthestrength.Thetensilestrengthandelongationofthesteelsolutiontreat-

edat1050℃are925.9MPaand50.20%,respectively.Productoftensilestrengthandelongationis46.48GPa·%.

ContinuousstrainhardeningbehaviorprovidesFe-Mn-Alsteelwithperfectcombinationofstrengthandductility.

*收到初稿日期:2013-12-31,收到修改稿日期:2014-04-21

作者简介:杨富强,男,1986年生,博士生

DOI:

10.11900/0412.1961.2013.00850

898金属学报第50卷

Thewidertheconstanthardeningstage,thelargerofmeasuredelongation.Withtheestimatedstackfaultenergyof

86mJ/m2,thedualphasestructureofausteniteandferriteisretainedaftertensiledeformationotherthantransfor-

mationinducedplasticity(TRIP)orTWIPeffects,andthemicrostructureofdeformedsample,includingTaylorlat-

tice,highdensitydislocationwallandmicroband,showstheobviouscharacteristicofplanerglidingwithobvious

slipbandsonthesurfaceofdeformedaustenite.ThedislocationglidingobservedbyTEMisconsistentwithMBIP

theoryandshouldbeconfirmedbyamountofexperimentsandcontrastinfurther.

KEYWORDSFe-Mn-Alsteel,light-weightandhighstrengthsteel,solidsolutiontreatment,dislocationgliding

现代汽车的发展趋势是轻量、节能、防腐和安0.95,Si0.59,Mn27.02,Al11.5,Nb0.043,Cr0.055,全舒适等.为应对日益严重的资源紧缺与环境污Fe余量.钢锭锻造成截面40mm×80mm方形坯料染,汽车轻量化设计成为世界汽车发展的重要趋势用于热轧实验.在加热炉中以1170℃均匀化2h之一[1].Fe-Mn-Al轻质高强钢因其具有较高的抗拉后进行6道次热轧变形,开轧温度为1050℃,终轧强度、良好的塑性以及较低的密度,正在成为未来温度为850℃,卷取温度为550℃,轧后厚度为汽车用钢的研究方向.Fe-Mn-Al钢在高锰钢的基础4.8mm.固溶处理选择950~1100℃下保温1h后水上增加了Al和C的含量.Al含量的增加一方面可降淬处理.热轧及固溶处理后的钢板沿轧制方向切取低钢的密度,同时增加钢本身的耐蚀性能,含Al的标距为50mm的非比例标准试样,采用CMT4105高锰钢在发生猛烈碰撞时起到缓冲作用.合金元素拉伸试验机测量其力学性能,变形速率为10-3s-1.的含量决定钢中的相组成,Al和Si均为铁素体促进利用DMAX-RB型旋转阳极X射线衍射仪(XRD,元素,当二者含量超过一定范围时,Fe-Mn-Al钢将Cu靶)对变形前后的试样进行结构分析,工作电压由全奥氏体组织变为奥氏体+铁素体双相组织,铁为40kV,工作电流为150mA.金相试样打 …… 此处隐藏：10952字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……