高應變率下高錳鋼相變誘發塑性的晶體學研究

《高應變率下高錳鋼相變誘發塑性的晶體學研究》是依託北京科技大學，由楊平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高應變率下高錳鋼相變誘發塑性的晶體學研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：楊平
• 項目類別：面上項目

項目摘要

高應變率下金屬的形變逐漸不均勻，破壞的典型形式是形成絕熱剪下帶ASB，剪下帶的形成伴隨局部區域出現高度取向擇優，通過連續式動態再結晶方式或因絕熱升溫再激冷發生相變形成白亮帶，並繼而誘發裂紋。新型高錳TRIP鋼具有優異的強塑積值，優於TWIP鋼的高應變數下的加工硬化能力，適合於汽車高速抗衝擊結構件的套用。本申請計畫從晶體學的角度、研究高速變形條件下相變誘發塑性（TRIP）過程在絕熱剪下帶形成中的作用及可能出現的多次增韌性。具體講就是研究：高速下均勻變形時的TRIP行為，由TRIP組織過渡到ASB、再從ASB內組織演變直至斷裂的演變規律；同時考察合金成分、初始組織、形變方式對TRIP機制下的ASB形成的影響；在理論上揭示高應變率下相變誘發塑性在絕熱剪下帶形成中的機理，在套用上最佳化出工藝參數及成分，為新型高錳TRIP鋼在汽車上的套用及控制技術提供依據。

結題摘要

本項目從四個方面對高錳鋼高速變形下相變誘發塑性（即TRIP行為）進行了以晶體學為主的研究；一是合金成分、初始組織的影響；二是高速形變下均勻形變區的TRIP行為；三是高速形變時非均勻形變的絕熱剪下帶（即ASB）形成規律；四是高速形變的力學行為。並與單相低強度高塑性的IF鋼和純銅，復相高強度低塑性的裝甲鋼和鈦合金進行了比較。研究目標是在理論上揭示高速下TRIP與ASB的晶體學特點和互動作用機理，認識10000/s高速率下TRIP過程的取向依賴性，變體選擇規律及織構特點；在套用上為開發和套用新型抗高速衝擊材料奠定理論基礎。 結果表明，高錳TRIP鋼有很寬的初始組織調控餘地，通過熱變形、預變形、成分改變可有效調整初始組織。純奧氏體初始組織有非常高的抗衝擊斷裂能力，而初始組織中體心馬氏體的增多可提高衝擊強度，接近高強材料，但ASB提前形成。C含量的提高穩定奧氏體，抑制TRIP效應。高速下均勻形變過程中，仍存在TRIP行為的取向依賴性，即<111>取向奧氏體晶粒拉伸時易相變，<100>晶粒則不易相變。壓縮與拉伸時TRIP的取向依賴性不同。高速衝擊變形下TRIP過程不再是主要由取向因子控制，而顯示強的晶界互動作用。在非均勻變形的ASB區域，TRIP可發生在ASB形成之前，ASB形成位置主要受應力場控制，而受相分布控制較弱。ASB中的體心馬氏體主要是被剪下捲入的，ASB內以超細等軸奧氏體晶粒為主，這是剪下帶內的絕熱溫升、馬氏體逆相變的結果。在ASB以外的過渡區也檢測馬氏體向奧氏體逆相變的特徵。TRIP過程可推遲ASB的產生，ASB的形成又抑制TRIP過程。ASB形成時高錳鋼的加工硬化能力和持續時間既優於裝甲鋼和高強TC18鈦合金，又優於高塑性的IF鋼和純銅。高錳TRIP鋼ASB內裂紋的特殊性在於其可沿帶外的體心馬氏體相外延。以奧氏體為主的ASB防止了帶內形成或擴展的裂紋的快速發展，而帶外的體心馬氏體雖誘發ASB內裂紋離開ASB，但延長裂紋擴展路徑而未造成樣品失效。高速衝擊下的應力-應變曲線只能反映裂紋擴展過程，而無法顯示ASB形成過程。