高沖擊韌性、超高強度TRIP型馬氏體鋼板!

為使轎車低能耗和高強度化,目前抗拉強度大于1.0GPa的超高強度鋼板的開發工作十分活躍,并正在推進利用殘余奧氏體(γR)相變誘發塑性的超高強度TRIP鋼板在車體的應用。此前已經開發出的新一代超高強度鋼板有,在γ區退火后在馬氏體開始轉變溫度(Ms)以上或Ms和Mf(馬氏體轉變結束溫度)之間進行等溫轉變處理,母相為貝茵鐵素體或貝茵鐵素體和馬氏體的混合組織的C-Si-Mn系超高強度低合金TRIP型貝茵鐵素體鋼板(TBF鋼:TRIP-aided Bainitic Ferrite Steel)、含Mn量較高的改善韌性的3~5%Mn-TRIP鋼板、急冷到Ms以下后,在Ms以上進行等溫轉變處理的Q&P鋼板(Quench and Partitioning steel:淬火-配分鋼)和Q&P鋼板熱處理后進行回火的Q-P-T鋼板(Quench-Partitioning-Tempering steel)。這些鋼板具有高強度和優良的成形性,將會作為第三代超高強度汽車鋼板得到廣泛應用。

最近,開發出1.5GPa級高強度TRIP型馬氏體鋼板(TRIP-aided Martensitic Steel:TM鋼),鋼板的拉伸凸緣性等于或好于TBF鋼板。TM鋼的成分是0.2%C-1.5%Si-1.5%Mn-0.05Nb。將TM鋼板在γ區退火后,進行20~250℃×1000s的等溫轉變處理(Isothermal Transformation process:IT處理)。鋼板的組織是彌散分布的粗大板條馬氏體和體積分量為10~20%的微細板條馬氏體+亞穩定γR混合相(MA-like phase:似MA相)。

TM鋼利用了γR的相變誘發塑性和彌散分布的似MA相,提高了強度-延性的綜合性能,并且可以預知TM鋼的沖擊韌性也會提高。本文為開發高沖擊韌性、超高強度TRIP型馬氏體鋼板,對0.2%C-1.5%Si-1.5%Mn-0.05Nb系TM鋼的沖擊韌性進行了研究,并將所得結果與傳統的淬火回火鋼(SCM420)的沖擊韌性和影響沖擊韌性的組織因子進行比較。

為開發高沖擊韌性、超高強度低合金TRIP鋼板,對0.18%C-1.48%Si-1.49%Mn-1.0Cr-0.2Mo-0.05Nb的TRIP型馬氏體鋼板的微細組織、沖擊韌性進行了研究,得出以下結論。

(1)TM鋼的微細組織是碳化物很少的板條馬氏體和彌散分布的微細馬氏體+亞穩定殘余奧氏體(γR)混合相組成的復相組織。TM鋼中殘存著3.7%(體積)的γR。TM鋼中的碳化物量為0.9%(體積),少于SCM420鋼的碳化物量。

(2)TM鋼的屈服應力為1258MPa,抗拉強度為1476MPa,上平臺夏比沖擊功為121J/cm2。SCM420鋼的上平臺夏比沖擊功為57~65 J/cm2。TM鋼的上平臺夏比沖擊功是SCM420鋼的2倍。TM鋼的韌-脆轉變溫度為-130℃,大大低于SCM420鋼和TBF鋼的韌-脆轉變溫度。TM鋼的強度-沖擊的綜合性能是所有鋼種中最好的。

(3)TM鋼具有高夏比沖擊功的原因是,碳化物少的母相組織和微細彌散分布的似MA相中的γR的TRIP效果,使沖擊時裂紋源空洞的產生、長大和連接受到抑制。TM鋼具有低的韌-脆轉變溫度的原因是,含有亞穩定γR的似MA相微細彌散分布和鋼中碳化物含量的減少,抑制了解理裂紋的產生和擴展,以及解理斷面變小。

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