QPT處理高強鋼碳分配的定量調控機制

《QPT處理高強鋼碳分配的定量調控機制》是依託上海交通大學，由金學軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：QPT處理高強鋼碳分配的定量調控機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：金學軍
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

QP處理高強鋼是基於相變誘發塑性（TRIP效應）三代汽車用鋼的代表，率先在寶鋼實現全球工業化首發（強塑積20GPa%），但碳分配的定量調控尚未實現，碳化物沉澱強化作用並沒有利用。本課題在亞微米尺度亞穩奧氏體穩定性機制和納米碳化物析出強化原理基礎上，以研發強塑積30GPa%碳配分鋼為目標，研究亞穩奧氏體TRIP效應和納米碳化物彌散強化的協同作用；採用EBSD、TEP熱電工和消球差電鏡等多種表征技術，原位研究含亞微米亞穩奧氏體和納米碳化物的多尺度多相組織在載荷和溫變情況下的演變規律；提出高強汽車用鋼的合理目標組織；結合模擬和成分設計，採用QPT（Tempering）新工藝，實現碳在位錯附近偏聚、納米碳化物析出和在亞穩奧氏體相中的定量分配；闡明上述競爭又關聯過程的動力學及其影響因素。上述研究將豐富多相組織設計理論，為QP鋼最佳化，創成QPT新工藝，實現中國三代汽車高強鋼從首發到首創奠定理論基礎。

結題摘要

本文通過模型鋼實驗研究結合計算模擬，研究了QPT處理高強鋼碳配分的定量調控機制。運用熱電功、TEM、3DAPT和XRD衍射分析等先進表征手段，研究了QPT（淬火-配分-回火）過程中碳在馬氏體基體及馬奧兩相組織間的定量調控規律，理清了低溫配分-回火階段依賴於溫度高低及時長，碳可擴散至馬氏體中的位錯處、在馬氏體板條界面或晶界處偏聚，以及形成過渡碳化物甚至析出穩定納米彌散分布碳化物的動力學特徵。碳在馬奧兩相中的配分提高奧氏體穩定性並影響相界面結構，有助於TRIP效應的持續作用而顯著提高強塑性。通過有限元方法、相場方法等計算模擬了碳在兩相中配分的動力學特徵。由模擬結果可以得到碳元素在馬氏體與奧氏體間配分的整個定量演化過程。碳元素在馬氏體與奧氏體間配分的定量模擬將為工藝設計提供有益的參考。通過研究MnB-SiV鋼的QPT過程，解釋了V納米碳化物析出和碳在亞穩奧氏體相中的定量分配這兩個既競爭又關聯過程間的影響規律。最後通過成分設計（QP-10NiNb鋼）獲得新型QPT鋼（馬奧組織+NbC彌散析出相），運用亞微米亞穩奧氏體和納米碳化物的多尺度多相增強增塑原理，QPT模型鋼的強度達到了2GPa,延伸率21.4%，遠超目標強塑積30GPa%。通過本項目的研究，一定程度上豐富了多相組織設計理論，為QP鋼最佳化，創成QPT新工藝，實現中國三代汽車高強鋼從首發到首創奠定理論基礎。