《低密度中錳鋼顯微組織調控和變形機制的研究》是依託東北大學，由蔡志輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低密度中錳鋼顯微組織調控和變形機制的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔡志輝
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
中錳鋼因其兼具出色的強度和塑性而成為新一代理想的汽車用鋼。本項目選取Fe-8/11Mn-0.2C-xAl中錳鋼作為實驗用鋼，系統地研究合金元素和熱處理制度對Fe-8/11Mn-0.2C-xAl鋼的顯微組織及變形機制的影響。明確合金元素和熱處理制度對Fe-Mn-C-Al系中錳鋼的奧氏體比例及穩定性的影響規律。分析形成δ鐵素體和κ碳化物的影響因素，確定這兩相的比例、分布和形態對力學性能的影響。研究TRIP效應、TWIP效應和位錯滑移這三種變形機制與顯微組織和應變硬化行為的聯繫。探討合金元素和熱處理溫度對拉伸過程中動態應變時效和不連續TRIP效應變形機制的影響，明確這兩種機制的產生機理和相互轉化條件。基於以上研究，建立適用於Fe-Mn-C-Al系中錳鋼合金成分與顯微組織的模型，為低密度中錳鋼的最佳化設計提供理論基礎和製備依據。
結題摘要
中錳鋼的強塑積大於30 GPa·%，是比較理想的第三代汽車用鋼。為了進一步研究合金元素對中錳鋼組織演變和力學性能的影響，本項目通過改變Al和Mn元素含量，重點研究了合金元素對多相組織（相構成和相比例）、增塑機制（TRIP和TWIP效應）及力學性能的影響，探索了拉伸過程中不同相之間的協調變形，分析了元素配分對奧氏體形貌、尺寸、比例的影響規律。主要的研究內容和結果如下: （1）明確了產生不連續TRIP效應的根本原因。拉伸過程中塊狀和長條狀奧氏體首先發生馬氏體相變。由於奧氏體形態的多樣化已經C和Mn元素的不均勻分布，導致其奧氏體具有不同的穩定性等級。在變形過程中，具有相同穩定性等級的奧氏體在相近的應變下連續發生相變，而具有不同穩定性等級的奧氏體間斷髮生相變，使得試樣中出現了不連續TRIP效應。 （2）明確Mn和Al元素對組織性能的影響。增加Mn元素可以提高奧氏體比例，促進TRIP效應的發生，提高加工硬化率，且Mn元素的增加使奧氏體形態更加多樣化。Al元素的增加能促進δ鐵素體的產生，提高實驗鋼的伸長率；增加Al元素會使奧氏體形態更加均勻，但也會降低實驗鋼中的奧氏體體積分數，減弱TRIP效應，降低實驗鋼的加工硬化率。 （3）明確Al元素對組織性能和增塑機制的影響。隨著Al含量增多，鐵素體含量增多，奧氏體含量降低，穩定性提高；材料的抗拉強度降低，但是伸長率逐漸提高。當Al含量為2%時，增塑機制為不連續TRIP效應和PLC效應；當Al含量為4%時，增塑機制為TRIP效應；當Al含量為6%時，材料層錯能較高，使得TRIP效應受抑制，增塑機制以TWIP效應為主。 （4）明確了屈服點延伸的產生原因。以11Mn-2Al冷軋鋼為研究對象，屈服平台只在熱處理溫度為650℃時出現，且隨著保溫時間的延長，平台的長度逐漸縮短。屈服點延伸現象是加工硬化（馬氏體相變）和軟化（應力鬆弛和轉移）兩種機制相互競爭的結果。通過對織構分析可知，鐵素體γ織構具有強的位錯存儲能力，有利於位錯密度增加和加工硬化，因此縮短了屈服平台的長度。
