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本文以冷轧TRIP钢的冷轧后组织、焊后组织和成形性能为主要的研究内容,由于TRIP钢中Si元素的含量过高会导致材料在轧制过程中表面质量和涂镀性能较差,同时材料的碳当量过高导致可焊性差。本文通过冷轧试验和焊接试验,多角度的对比了高硅TRIP780和低硅加铝TRIP780的力学性能和焊接性能的差异。
TRIP钢作为汽车板结构件,其冲压成形性能一直是业界关注的焦点,本文通过杯突、成形极限等试验方法证明TRIP钢优异的成形性能。
试验材料来自鞍钢的工业试制的钢板,包括高硅和低硅两种不同成分的780MPa TRIP钢热轧板,590MPa TRIP钢退火板。通过一系列的实验手段,主要包括:光学显微镜组织分析、扫描电镜组织分析、X射线衍射仪测定残余奥氏体含量、力学性能测试、原位拉伸和成形性能来分别考察不同冷轧压下率对780MPa TRIP钢热轧板组织、力学性能和宏观织构的影响;激光焊接对780MPa TRIP钢热轧板组织和力学性能的影响;590MPa TRIP钢的成形性能和烘烤硬化性能,并对其断裂机理进行了分析。
主要研究结果如下:
(1)研究了冷轧压下率对TRIP钢力学性能的影响:在实验室设定退火温度为800℃,退火时间为180s,贝氏体等温温度为400℃,保温时间为400s的热处理工艺条件下,研究冷轧压下率对两种不同成分的材料力学性能的影响。随着冷轧压下率的增加,TRIP钢的显微组织越来越细小,材料的性能呈一定的规律变化;冷轧压下率为76.2%时,TRIP钢的以强塑积为指标的综合力学性能最好。
(2)在焊接性能方面,高硅TRIP780和低硅TRIP780热轧板可焊性良好,焊后接头处的组织发生明显变化:板材与自身焊接后热影响区组织为:熔合区向正火区过渡,马氏体+贝氏体组织;正火区向不完全重结晶区过度:铁素体+贝氏体+珠光体组织;基体组织:铁素体+珠光体组织。两者与Q235焊接时,组织及硬度变化规律同与他们与自身焊接时相同;TRIP590退火板的热影响区分布与热轧板相同。在高温拉伸实验中,试样均表现出良好的延展性能。在焊后冷轧的实验中,低硅TRIP780自身焊接的试样以及同Q235焊接的试样在轧制过程中均未出现裂纹;高硅TRIP780与Q235焊后冷轧在试样边部出现裂纹。
(3)针对TRIP590退火板做模拟成形过程的各种实验,在杯突实验中,TRIP590的IE值满足深冲零件的要求,性能稳定;成形极限实验证明了TRIP590与其他钢种相比具有较好的冲压成形性能。在烘烤硬化试验中TRIP590的BH值均在100MPa以上,烘烤后屈服强度、抗拉强度以及延伸率都有大幅提高,其中保温温度为170℃,保温时间为20min时得到的试样具有最好的性能。对TRIP590的断裂机理进行分析的原位拉伸实验结果分析表明材料属于韧性断裂,残余奥氏体向马氏体的相变提高了材料的塑性和强度。