相間析出強化雙相結構的組織性能控制機理研究

《相間析出強化雙相結構的組織性能控制機理研究》是依託東北大學，由賈濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：相間析出強化雙相結構的組織性能控制機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：賈濤
• 依託單位：東北大學

中文摘要

本課題提出一種獨特的相間析出強化鐵素體+馬氏體雙相結構，大量規則排列的相間析出碳化物使鐵素體獲得顯著強化，一方面可降低鐵素體與馬氏體的強度差，另一方面通過應力傳遞，可促進馬氏體的塑性行為，從而改善形變過程中兩相應變的均勻性。這為解決高強雙相鋼在成形(彎曲和擴孔)中易於開裂的關鍵問題提供了一個新的思路。為此，擬採用實驗與模型計算，研究相間析出碳化物形貌與相界上碳化物形核率、相界面遷移速度的關係，建立相間析出動力學理論模型；建立基於修正混合法則的拉伸應力-應變模型，研究鐵素體/馬氏體硬度比值、相比例對馬氏體塑性行為的作用機理；確定成形性能與微觀組織的內在聯繫，最終建立相間析出強化雙相結構的組織、力學與成形性能的綜合控制模型。本課題研究成果可為相間析出的精確控制提供關鍵性理論指導，可加深對微觀組織與形變行為、斷裂行為關係的理論認識，可用於指導高成形性高強熱軋雙相鋼的開發，拓寬雙相鋼套用範圍。

結題摘要

本課題從相變與析出的熱動力學理論研究出發，針對常規的“碳化鈦釩相間析出”與特殊的“片層珠光體”兩種相間析出形式，深入開展了相間析出的熱動力學理論、控制機制及其在高強、高成形性汽車用鋼中的套用研究，主要完成的研究工作包括：①在釐清相變熱動力學理論框架的前提下，耦合“界面遷移”與“溶質拖曳”建立了微合金鋼連續冷卻相變動力學模型，分析了等溫相變條件下相界面熱力學平衡條件隨時間的轉變、及其對相變動力學的影響；②與台灣大學合作，創新性地採用脫碳實驗方法開展微合金碳化物相間析出的熱動力學行為研究，完成了從實驗裝置設計、合金體系選擇到相界面取樣分析方法的細緻工作，在聚焦離子束與透射電鏡支持下最終獲得了脫碳試樣相界面區域的析出形貌；③基於碳化鈦釩在鐵素體中的析出動力學計算，開展了低碳釩鈦微合金鋼的合金設計以實現等溫鐵素體相變與碳化鈦釩析出鼻溫區間的重合，在等溫相變模擬實驗與熱軋實驗中均獲得了大量緻密排列的碳化鈦釩相間析出；④在“超快冷+空冷+超快冷”冷卻模式下，降低鐵素體相變溫度區間，獲得了碳化鈦釩析出強化的雙相結構，獲得析出強化的鐵素體/貝氏體與馬氏體強度差異減小，通過應力傳遞促進了應變在鐵素體/貝氏體、馬氏體間更加均勻的分配，在抗拉強度為≥780MPa時擴孔率可達93-140%，該技術正在推廣至高強、高成形性雙相鋼的開發；⑤創新性地通過相界面熱力學平衡條件的調控，破壞片層珠光體中鐵素體與滲碳體相變的協同性，實現奧氏體/鐵素體、奧氏體/滲碳體相界面遷移速率的差異化，獲得了Fe-C-Mn-Cr合金熱軋條件下的離散化珠光體組織(鐵素體+彌散滲碳體)，該技術正在推廣至汽車用精沖鋼的開發，可顯著縮短現有的“冷軋+球化退火”冗長工藝流程。