碳含量對冷軋中錳鋼雙相區(qū)退火組織和力學(xué)性能的影響

  減輕汽車質(zhì)量并提高乘用安全性是未來汽車發(fā)展的方向,這要求新一代汽車用鋼具有高強度和高塑性的特點,然而強度水平的提高往往伴隨著塑性的降低。董瀚教授等通過在兩相區(qū)退火方法對中錳鋼進行組織調(diào)控,得到馬氏體或超細晶鐵素體的基體和大量亞穩(wěn)奧氏體共存的復(fù)合組織,利用亞穩(wěn)奧氏體相的TRIP效應(yīng)顯著提高鋼的塑性,獲得高強度、高塑性、高強塑積的力學(xué)性能。

  錳的配分和偏聚是逆相變中錳鋼形成大量亞穩(wěn)奧氏體的重要因素,而碳作為間隙強化元素,對于鋼強度水平的控制以及亞穩(wěn)奧氏體穩(wěn)定性的控制至關(guān)重要。本文以冷軋中錳鋼為對象,研究碳含量對微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律,為新一代汽車用冷軋薄板鋼的研究提供理論依據(jù)。

  實驗鋼通過50kg真空感應(yīng)爐冶煉,化學(xué)成分為(質(zhì)量分數(shù),%)5Mn,0.008P,0.002S,0.003N,在此基礎(chǔ)上分別加入0.10%、0.14%、0.20%、0.40%的碳。鋼錠先改鍛成30mm厚的板坯,然后熱軋成厚度為3mm的板材,經(jīng)650℃退火處理后冷軋到1.5mm厚。平行于軋制方向取拉伸試樣毛坯,在馬弗爐內(nèi)進行650℃不同時間的退火處理,出爐空冷至室溫。

  冷軋中錳鋼在650℃退火過程中發(fā)生了回復(fù)或再結(jié)晶和奧氏體逆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象,可以獲得20%~25%的亞穩(wěn)奧氏體以及1μm左右的超細晶粒組織。冷軋中錳鋼碳含量越高,越容易在雙相區(qū)退火獲得大量、穩(wěn)定的奧氏體,且奧氏體越穩(wěn)定,加工硬化率越小。TRIP效應(yīng)和超細的晶粒尺寸是冷軋中錳鋼高強高塑的主要原因。可以從控制碳含量的角度來控制奧氏體的量以及其穩(wěn)定性來獲得高強高塑性能。