相變誘導(dǎo)塑性鋼熱鍍鋅的研究進(jìn)展.pdf

[關(guān)鍵詞] 　TR IP鋼; 熱鍍鋅; CMnSi; CMnAl; 組織

0　前　言

相變誘導(dǎo)塑性鋼是通過相變誘導(dǎo)塑性( transformation induced plasticity, TR IP)效應(yīng)使鋼板中殘余奧氏體在塑性變形作用下誘發(fā)馬氏體形核,引入相變強(qiáng)化和塑性增長(zhǎng),提高鋼板的強(qiáng)度和韌性^{[ 1～3 ]} 。該鋼種具有高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,延展性強(qiáng),沖壓成形能力高,用作汽車鋼板可減輕車重、降低油耗,同時(shí)能量吸收能力強(qiáng),能夠有效抵御撞擊時(shí)的塑性變形,顯著提高了汽車的安全等級(jí),具有明顯的優(yōu)越性,被認(rèn)為是非常有前途的輕質(zhì)汽車板^{[ 4～6]} 。

典型CMnSi TR IP 鋼含0. 2% C, 1% ～ 2% Mn,1%～2% Si,通過熱軋變形熱處理或冷軋+熱處理,TR IP鋼的組織由50% ～60%鐵素體, 25% ～40%貝氏體或少量馬氏體和5% ～15%殘余奧氏體組成。由于其表面易形成Si的氧化物,造成嚴(yán)重的表面缺陷,所以浸潤(rùn)性很差,熱浸鍍鋅的效果不理想。因此,在CMnSi的基礎(chǔ)上,開發(fā)研究了低硅(0. 4%以下)高鋁(1. 0%以上)的CMnAl TR IP鋼。本文在總結(jié)TR IP鋼的組織結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,闡述了國(guó)外CMnSi和CMnAlTR IP鋼熱鍍鋅的研究進(jìn)展。

1　TRIP鋼的組織結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)

TR IP鋼是由鐵素體、貝氏體與奧氏體組成的三相組織,稱為三相鋼或復(fù)相鋼^[7]。在加工變型中,其高延展性來源于應(yīng)變條件下亞穩(wěn)態(tài)殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變,伴隨著體積膨脹,導(dǎo)致應(yīng)變期間應(yīng)變硬化系數(shù)的局部增加,從而阻礙了縮頸的發(fā)生,最終使均勻性和總延伸率提高。

TR IP鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:合金元素固溶于三相組織之中,即多相共存、特點(diǎn)互補(bǔ)、固溶強(qiáng)化^[8] 。鋼中碳化物很少, C主要以固溶的方式存在,并且集聚在殘余奧氏體中。增加C含量可以使兩相區(qū)等溫時(shí)奧氏體組織增多,從而使冷卻后獲得的貝氏體組織增多;鋼中Si主要以固溶方式存在于TR IP鋼中,抑制貝氏體轉(zhuǎn)變期間滲碳體的生成,使C進(jìn)一步集聚于未轉(zhuǎn)變的奧氏體中,促使馬氏體開始轉(zhuǎn)變的溫度降至室溫以下,形成一定體積的富碳的殘余奧氏體;鋼中Mn既能以固溶狀態(tài)存在,也可以進(jìn)入滲碳體中取代一部分Fe原子,還能形成硫化物。它的作用主要是增強(qiáng)奧氏體的穩(wěn)定性,延長(zhǎng)其轉(zhuǎn)變?cè)杏?使鐵素體和貝氏體的轉(zhuǎn)變?nèi)菀卓刂?形成一定富碳的殘余奧氏體;低硅的TR IP鋼添加Al元素之后,造成鐵素體相對(duì)含量增加,影響了冷卻時(shí)貝氏體的形成,從而導(dǎo)致在相同冷卻速度條件下,TR IP鋼中的鐵素體晶粒粗大,貝氏體減少。另外,由于Al是強(qiáng)鐵素體形成元素,它的大量加入可明顯縮小奧氏體單相區(qū),當(dāng)C含量小于0. 117% ,在熱處理過程中就無法實(shí)現(xiàn)完全奧氏體化。因此,含Al與不含Al的TR IP 鋼在相同的熱處理?xiàng)l件下組織存在明顯差別^[4,9,10] 。

汽車板用TR IP鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在宏觀方面表現(xiàn)為高的延伸率、抗拉強(qiáng)度和良好的成形性能、理想的應(yīng)變硬化指數(shù)。汽車板材典型力學(xué)性能見表1。可見在伸長(zhǎng)率方面, TR IP鋼比雙相鋼、深沖型鋼和析出硬化鋼都高,與IF鋼相當(dāng)。在抗拉強(qiáng)度方面, TR IP鋼比合金鋼、深沖型鋼和析出硬化鋼都高, 但低于雙相鋼^[11～15] 。用彈塑積(TS×EL)表示材料的綜合性能,TR IP590的值的范圍22 500～30 000,而同樣590級(jí)雙相鋼的值為15 000～20 000^[16] 。