退火温度对冷轧Fe20Mn0.3C钢组织及其拉伸变形行为的影响

 随着能源危机及环境问题的日益突出，人们进行了汽车轻量化的改革，而减少汽车车身重量是汽车轻量化的重要途径之一。因此，具有高强度高塑性的高锰TWIP/TRIP钢（TWIP指孪晶诱导塑性，TRIP指相变诱导塑性）受到广泛的关注。对Fe-Mn-C系高锰TWIP/TRIP钢而言，合金含量、晶粒尺寸、淬火温度及其后续形变加工方式等影响材料的微观组织和力学性能，其中奥氏体的变形机制主要取决于材料层错能的大小，通常认为层错能低于16mJ/m2时，变形机制以TRIP效应为主；层错能高于20mJ/m2时，变形机制以TWIP效应为主；层错能高620mJ/m2时，变形机制以滑移为主。 湖南大学材料学院的研究者采用扫描电镜、准原位拉伸、X射线衍射和室温拉伸试验来研究冷轧Fe-20Mn-0.3C钢退火组织及其拉伸力学性能，探讨退火组织的稳定性及其对拉伸变形行为的影响，重点研究了淬火εth马氏体对变形性能的影响。 实验材料为Fe20Mn0.3C钢，其化学成分（质量分数，mass%）为Mn20.0，C0.3，余量为铁。实验钢的前期处理工艺为：均匀化退火（1200℃,2h）→热轧（终轧温度1050℃）→冷轧（压下量40%），冷轧板最终厚度为1.4mm。然后分别进行700、800、850、950和1000℃加热保温1h，之后空冷。研究发现：     （1）700℃和800℃退火空冷可获得全奥氏体组织，且奥氏体晶粒尺寸较小，平均晶粒尺寸维持在11～13.5μm之间；当退火温度进一步升高时，奥氏体晶粒长大，但稳定性降低，空冷时形成淬火马氏体，且淬火马氏体的含量随退火温度的升高而增加。     （2）随着退火温度升高材料的屈服强度逐渐降低，而抗拉强度及伸长率则先升高后降低，当退火温度为800℃时，抗拉强度和伸长率达到峰值，分别为1060MPa、69.3%；     （3）700℃和800℃退火试样拉伸变形机制主要为孪生诱导塑性（TWIP效应），850℃退火试样拉伸变形机制除了TWIP效应外还含有少量的相变诱导塑性（TRIP效应），950℃和1000℃退火试样拉伸变形机制主要为TRIP效应。 （4）准原位拉伸EBSD分析发现，淬火εth马氏体一方面通过γ→εD形式的TRIP效应增厚，另一方面通过εth→α’形式的TRIP效应转变成α’马氏体，而裂纹容易在α’马氏体界面形成扩展，因此，退火温度越高淬火εth马氏体越多，材料的伸长率越低。