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锰含量和淬火温度对Q&P钢组织和性能的影响

2014-09-29 09:01 来源:中联钢
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目前研究认为新一代汽车用高强钢组织中应包含相当量的残余奥氏体,同时以马氏体为强化相,以达到好的强度和塑性的结合,其中的奥氏体具有较高的初始强度和加工硬化能力。Q&P钢(quenching&partitioning steel),通过淬火和分配工艺(Q&P processing)达到室温组织为相当量的残余奥氏体+马氏体,或者含有一定量的铁素体,使其兼具较高的强度和良好的塑性,在汽车用钢领域具有广阔的应用前景。

前期对于Q&P钢的研究,主要集中在类似于TRIP钢成分的低碳Q&P钢上,结果显示经过Q&P处理后,这些钢具有较好的性能。最近,为了进一步提高Q&P钢的强度,成分设计已不再局限于传统的TRIP钢成分,而添加一定量的(3%或5%)奥氏体稳定化元素或提高碳元素(0.3%)含量,这些研究显示,Q&P钢的强度得到大幅度提高,且依然有较好的塑性。另外研究指出,有时尽管残余奥氏体的含量较低,依然可以获得较好的综合性能。本研究通过提高Mn元素的含量、改变淬火温度,结合力学性能测试、显微组织分析、残余奥氏体含量分析和热膨胀分析,研究锰含量变化和淬火温度改变对Q&P钢组织和性能的影响。
以常规的TRIP钢成分(C-Mn-Si)为基础,为了研究Mn含量对Q&P钢组织和性能的影响,设计了A和B两种成分,复测冶炼后钢锭的成分如表1所示。经真空感应炉冶炼,浇注成铸锭,锻造成30mm厚的板坯;再加热至1250℃均匀化退火1h,然后热轧至2.8mm厚。热轧终轧温度约880℃,冷却到600℃左右卷取,热轧后酸洗,最终冷轧至1.2mm厚左右的薄板,将冷轧钢板切割成250mm×70mm×1.2mm的试样,在连续退火模拟设备上进行一定工艺的热处理。
Q&P钢微观组织由低碳板条状马氏体、块状铁素体和岛状及薄膜状残余奥氏体组成。经过Q&P处理后,相比类似成分的TRIP钢,强度提高的同时保持了较好的伸长率。随着锰含量的增加,残余奥氏体的稳定性和含量提高,Q&P处理后抗拉强度大幅度提高,同时保持较高的伸长率。淬火温度较高时,在分配处理阶段奥氏体会因为稳定性较低而发生大量分解,淬火温度较低时,淬火后残余奥氏体含量较低,最终残余奥氏体含量也较低,从而选择合适的淬火温度对Q&P钢性能影响较大。残余奥氏体的TRIP效应提高了Q&P钢的伸长率,且具有较好的加工硬化性能,但因为残余奥氏体的TRIP效应因为受到其稳定性、形貌等影响,从而伸长率的高低与残余奥氏体含量之间并不是严格的线性关系。

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