异步轧制TRIP钢组织性能研究

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随着经济社会的发展,社会对汽车生产的环境、能源、安全等方面提出更高的要求。在这个背景下,TRIP钢以较高的强度与较好的塑性成为汽车用钢的一个热门研究方向。而在现阶段,钢铁需求下跌,产能过剩加剧,钢铁企业迫切需要在降低生产成本和产品能耗的情况下,提高产品质量,因此发展新型的轧制工艺成为企业发展的新方向。异步轧制在热连轧中至今没有太多应用。因此探索和探讨异步轧制对新轧制工艺是很有必要的。本文对实验钢进行了热轧和冷轧热处理,分析了热轧工艺对热轧钢组织和性能的影响和热处理工艺对冷轧实验钢组织和性能的影响,确立了适合实际生产条件的热轧工艺和冷轧热处理工艺,为大规模工业生产、应用提供了理论基础和实验依据。论文主要取得以下研究成果:  (1)热轧实验钢组织主要是铁素体、贝氏体和残余奥氏体,组织沿厚度方向呈梯度分布,表面位置平均晶粒尺寸在1.98μm左右,中心位置平均晶粒尺寸在2.38μm左右。热轧实验钢通过扫描观察,铁素体呈板条状,残余奥氏体和贝氏体分布在铁素体之间。进一步用透射电镜观察,证明了残余奥氏体的存在并发现奥氏体呈小岛状。结合XRD检测结果,证明拉伸过程中发生TRIP效应,残余奥氏体转变为马氏体。  (2)热轧实验钢的屈服强度随着终轧温度的提高而降低,而抗拉强度随着终轧温度的提高而升高;实验钢的屈服强度和抗拉强度均随卷取温度的提高先升高后降低,在420℃达到峰值;伸长率也有着随着终轧温度的提高先升高后降低的趋势,但伸长率在470℃达到峰值;比较不同异步比对性能的影响,实验钢的屈服强度、抗拉强度和伸长率均在异步比1.05时达到最高值。热轧实验钢的微观组织晶粒尺寸沿厚度方向呈梯度分布,从表面至中心晶粒尺寸增大。比较异步轧制产生的梯度组织对力学性能的影响,实验钢的硬度从表面到中心位置呈下降趋势,而快速辊一侧的强度略高于慢速辊一侧。  (3)热轧实验钢在780℃终轧水冷到420℃后模拟卷取,实验钢中心位置力学性能达到最优,屈服强度为690MPa,抗拉强度为850MPa,伸长率达到24.68%,强塑积为20978MPa%。  (4)冷轧实验钢热处理前的热轧原始组织为铁素体和珠光体,经过冷轧和热处理后组织主要为铁素体、贝氏体及残余奥氏体。随着热处理时间的延长和热处理温度的升高,组织中带状组织逐渐消失。铁素体呈多边形状分布,而贝氏体和残余奥氏体分布在铁素体晶界周围。与热轧TRIP钢组织比较,冷轧TRIP钢有着更小的晶粒尺寸,并且热轧过程中产生的带状组织完全消失,贝氏体板条束聚集的情况减轻。冷轧实验钢通过扫描电镜发现实验钢组织中铁素体为基体,贝氏体与残余奥氏体在铁素体晶界处形成。进一步用透射电镜观察,证明了残余奥氏体的存在并发现奥氏体呈小岛状。观察拉伸后的实验钢,发现原残余奥氏体的位置上发生相变,出现马氏体,结合XRD检测结果,证明拉伸过程中发生TRIP效应,残余奥氏体转变为马氏体。  (5)冷轧实验钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率和强塑积均随贝氏体温度的提高先上升后下降,而屈强比稳定在0.80左右;实验钢的屈服强度均随两相区保温温度的提高呈上升趋势,并在780℃急剧上升,实验钢的抗拉强度均随两相区保温温度的提高呈先下降后上升趋势,而实验钢的伸长率均随两相区保温温度的提高呈下降趋势,并在780℃急剧下降;比较实验钢的两相区保温时间对力学性能的影响,实验钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率和强塑积均在两相区保温8分钟时达到最高。  (6)冷轧实验钢经过热轧空冷和冷轧后,在760℃保温8分钟再在400℃保温5分钟,力学性能最优,屈服强度为518MPa,抗拉强度为623MPa,伸长率达到41.42%,强塑积为25473.3MPa%。
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