冷轧退火对TWIP钢微观组织与力学性能的影响

• 作 者: 赫慧欣
• 机 构: 燕山大学
• 出 处: 燕山大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 孪晶诱发塑性钢 冷轧 低温退火 微观组织 屈服强度

高锰奥氏体孪晶诱发塑性钢以其高强度、高塑性的综合力学性能，被广泛应用在汽车应用中。TWIP钢这种突出的力学性能主要是由于其高的加工硬化率。在汽车轻量化、经济化、牢固化的新要求下，对TWIP钢的性能又提出了新的要求。目前，TWIP孪晶诱发塑性钢的主要缺陷之一是其低的屈服强度。之前，很多研究者们通过减小晶粒尺寸、合金化等方法提高TWIP孪晶诱发塑性钢的屈服强度，但是效果并不明显，而通过冷轧变形产生孪晶，并低温退火保留孪晶的方法还少有研究。　　本文研究了不同碳含量孪晶诱发塑性钢经不同下轧量的室温轧制、以及不同低温退火条件下的拉伸性能。利用金相显微镜（OM）、透射电子显微镜（TEM）观察了轧制、退火后的微观组织形貌。利用XRD分析了TWIP钢中的位错密度。　　结果表明，经过轧制的TWIP钢屈服强度大大提高。经退火后，屈服强度并没有明显下降，但是延伸率得到改善。对于中碳TWIP钢，下轧量越大，屈服强度和抗拉强度升高越明显，但是延伸率随着下轧量的增加呈下降趋势。轧制后的试样经不同温度、不同时间退火。随着退火温度的增高和保温时间的增长延伸率逐渐增大。对于高碳TWIP钢，增大下轧量，在强度方面表现出与中碳TWIP钢相类似的变化规律。但是随着退火温度和时间的变化，由于高碳含量的影响，在450℃-550℃保温，随着保温时间的增长，碳化物逐渐沿着晶界析出，导致材料变脆。所以延伸率呈现先增加后降低的趋势。所以两种钢的延伸率表现出不同的变化趋势。　　金相观察表明，轧制变形产生大量的滑移带及形变孪晶，下轧量越大，组织中的孪晶越多。结合硬度以及XRD位错密度实验，可以发现，高碳TWIP钢形成孪晶能力更强，在轧制40％以后增大下轧量，仍有孪晶生成。所以下轧量从40%上升到60%时，硬度上升更明显。位错密度测试结果表明，轧制后试样中的位错密度大大增加；低温退火后部分位错得到回复，位错密度随之减小，而形变产生的纳米级孪晶得以保留下来。分析认为，正是由于初始孪晶与位错之间的交互作用以及位错的滑移与缠结，致使TWIP钢具有极高的强度与优异的塑性。