第ｌ１卷第２期 ２０１２年６月 材料与 冶金学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｖｏ１．１ｌ Ｎｏ．２ Ｊｕｎｅ ２０１２
热处理对ＴＲＩＰ ５９０钢微观组织及力学性能的影响
马天彪 ，申勇峰 ，李冬雪 ，赵瑞清 ，刘沿东 （１．东北大学材料与冶金学院，沈阳１１０８１９；２．河北宣化钢铁机械制造有限责任公司，河北宣化０７５１００）
摘要：采用Ｇｌｅｅｂｌｅ３８００热模拟机对ＴＲＩＰ钢拉伸试样进行不同工艺条件的快速热处理模拟实验，并采用金 相分析、显微硬度测试等方法对试样进行组织观察和性能测试，目的是通过适宜的热处理工艺促使材料微观 组织中出现适量的残余奥氏体组织，增强该材料在变形过程的相变诱导塑性（ＴＲＩＰ）效应，强化材料．结 果表明：在两相区内，ＴＲＩＰ钢中的残余奥氏体含量随着退火温度和退火时间的增加而增大，以２５￣Ｃ／ｓ缓慢 加热到７０ｏ℃，再以１５０￣Ｃ／ｓ的速率快速加热到８２０℃保温１２０ ｓ后淬火处理，处理后的试样，残余奥氏体 体积分数达到１３％，显微硬度最高，达到２６２ ＨＶ． 关键词：ＴＲＩＰ钢；热处理；金相；硬度 中图分类号：ＴＧ １１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１．６６２０（２０１２）０２－０１３２－０４
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｅａｔ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ
ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ＴＲＩＰ ｓｔｅｅｌ
ＭＡ Ｔｉａｎ－ｂｉａｏ ，ＳＨＥＮ Ｙｏｎｇ－ｆｅｎｇ ，ＬＩ Ｄｏｎｇ－ｘｕｅ ，ＺＨＡＯ ｔｋｕｉ—ｑｉｎｇ２，ＬＩＵ Ｙａｎ－ｄｏｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １０８ １９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈｅｂｅｉ Ｘｕａｎｈｕａ ｉｒｏｎ＆ｓｔｅｅｌ ｇｒｏｕｐ ｃｏｒｐ．１ｔｄ，Ｘｕａｈｕａ ０７５１００，Ｃｈｉｎａ）
７２ 材料工程／２０１０年４期 低硅ＴＲＩＰ钢的力学性能及残余奥氏体稳定性研究 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ Ｒｅｔａｉｎｅｄ Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ ｏｆ Ｌｏｗ－Ｓｉ ＴＲＩＰ Ｓｔｅｅｌ 定巍，江海涛，唐荻，田志强，殷安民 （北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京１０００８３） ＤＩＮＧ Ｗｅｉ，ＪＩＡＮＧ Ｈａｉ—ｔａｏ，ＴＡＮＧ Ｄｉ，ＴＩＡＮ Ｚｈｉ—ｑｉａｎｇ，ＹＩＮ Ａｎ－ｒａｉｎ （Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ） 摘要：通过常温拉伸实验研究低ＳｉＴＲＩＰ钢的力学性能及其加工硬化特点，利用扫描电镜（ＳＥＭ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、电 子背散射衍射（ＥＢＳＤ）、透射电镜（ＴＥＭ）等手段研究低ＳｉＴＲＩＰ钢在拉伸变形前后组织变化特别是残余奥氏体特性的变 化。结果表明：低ＳｉＴＲＩＰ钢表现出良好的力学特性，没有屈服平台，低的屈强比，同时又拥有比双相钢更好的延伸率和 均匀应变。ＴＲＩＰ钢的残余奥氏体的分布也影响着其稳定性，分布在铁素体晶内的残余奥氏体在拉伸变形后仍然存在。 关键词：低硅ＴＲＩＰ钢；力学性能；加工硬化；残余奥氏体 中图分类号：ＴＧ１４２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—４３８１（２０１０）０４—００７２—０４ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｗｏｒｋ—ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａ ｌｏｗ—Ｓｉ ＴＲＩＰ ｓｔｅｅ１ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｒｅｔａｉｎｅｄ ａｕｓｔｅｎｉｔｅ，ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ），ｘ＿ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃ— ｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂａｃｋ—ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＥＢＳＤ）ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ （ＴＥＭ）．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ １ｏｗ－Ｓｉ ＴＲＩＰ ｓｔｅｅｌ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｎｏ ｙｉｅｌｄ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｐｏｓｓｅｓｓ ｏｆ ｌＯＷ ｙｉｅｌｄ ｒａｔｉｏ，ｍｅａｎｔｉｍｅ ｉｔ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｅｘｔｅｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｓｔｒａｉｎ ｔｈａｎ ＤＰ ｓｔｅｅ１．Ｒｅｔａｉｎｅｄ ａｕｓｔｅｎｉｔｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｌｓｏ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ—Ｓｉ ＴＲＩＰ ｓｔｅｅｌ，ｒｅｔａｉｎｅｄ ａｕｓ— ｔｅｎｉｔｅ ｉｎ ｆｅｒｒｉｔｅ ｇｒａｉｎ ｓｔｉｌｌ ｅｘｉｓｔｓ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：１ｏｗ－Ｓｉ ＴＲＩＰ ｓｔｅｅｌ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｗｏｒｋ—ｈａｒｄｅｎｉｎｇ；ｒｅｔａｉｎｅｄ ａｕｓｔｅｎｉｔｅ ＴＲＩＰ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）钢即相 变诱导塑性钢，具有高的屈服强度和抗拉强度，延展性 强，冲压成形能力高，用作汽车钢板可减轻车身自重， 降低油耗，同时还具有较强的能量吸收能力，能够抵御 撞击时的塑性变形，显著提升了汽车的安全等级，具有 明显的优越性［１］。ＴＲＩＰ效应是钢中的残余奥氏体在 变形过程中诱发马氏体相变，使材料的局部加工硬化能 力提高并推迟缩颈的发生，从而提高钢的强度和塑 性 引。 常用Ｃ－Ｍｎ—Ｓｉ系ＴＲＩＰ钢中，元素ｓｉ的含量（质 量分数）一般在１．５ ～２ 之间。Ｓｉ能有效提高残余 奥氏体的稳定性，同时Ｓｉ还有较强的固溶强化作用， 能提高ＴＲＩＰ钢中铁素体的强度，然而高的Ｓｉ含量会 降低热轧钢板的表面质量和冷轧钢板的涂层性能口］。 由于Ａｌ与Ｓｉ有类似的不溶于渗碳体以及强烈阻止奥 氏体中渗碳体析出等特点，因此，有学者尝试着用Ａｌ 来完全或部分替代Ｃ－Ｍｎ－Ｓｉ系ＴＲＩＰ钢中的ｓｉ＿４］。 本工作研究了一种低Ｓｉ ＴＲＩＰ钢在拉伸变形时的 力学行为以及其微观组织，特别是残余奥氏体的演变， 探讨了低Ｓｉ ＴＲＩＰ钢其残余奥氏体分布及残余奥氏体 分布对稳定性的影响规律。 １ 实验过程 １．１实验材料 实验用钢化学成分如表１所示。合金经真空熔炼 后热锻至７０ｍｍ厚，在１２ｏｏ￣Ｃ的箱式加热炉中加热保 温２ｈ，热轧至５ｍｍ厚，酸洗，最终冷轧至１．２５ｒａｍ厚 的薄板。冷轧钢板用Ｇｌｅｅｂｌｅ３５００进行热处理，在两 相区保温一段时间，然后快冷至贝氏体区域温度保温 一段时间，等温处理后空冷至室温。 表１实验用钢的化学成分 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｓｔｅｅｌ
第２７卷第３期 ２０１１年５月 昆明冶金高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．３ Ｍａｖ ２０１１
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—０４７９．２０１１．０３．００６
ＴＲＩＰ钢的实验研究进展
张德丰ｈ ，杜重麟 ，孙文兴ｈ，王 望ｈ，蒋 励ｈ
（１．昆明冶金高等专科学校ａ．教务处，ｂ．职业技能处，云南昆明６５００３３； ２．昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明６５００９３）
摘要：ＴＲＩＰ（相变诱导塑性）钢因其优异的综合力学性能，如高强度、良好的塑性和韧性正引起广泛关注与 重视。综述了ＴＲＩＰ钢研究的历史沿革与现状，介绍了基于ＴＲＩＰ应变的本构模型和马氏体相变动力学模型；总 结了ＴＲＩＰ钢数值模拟和物理实验的进展和成果，对该钢的设计、工艺制定和优化及后续研究有一定的借鉴意 义。 关键词：ＴＲＩＰ钢；本构模型；相变动力学；数值模拟；物理实验 中图分类号：ＴＧ１４２．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—０４７９一（２０１１）０３—００２０—０６
Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ＴＲＩＰ Ｓｔｅｅｌ
ＺＨＡＮＧ Ｄｅ—ｆｅｎｇ 。’ ，ＤＵ Ｚｈｏｎｇ—ｌｉｎ ，ＳＵＮ Ｗｅｎ—ｘｉｎｇ 。，ＷＡＮＧ Ｗａｎｇ 。，ＪＩＡＮＧ Ｌｉ 。
（１ ａ．Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ；ｂ．Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｓｋｉｌｌｓ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００３３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｃｈｉｎａ）
1. DP钢（简称双相钢）
是低碳钢或低合金钢经临界区热处理或经控制轧制而得到的高强度钢，其组织有铁素体基体和约20%在铁素体晶界上的岛状马氏体构成，也称马氏体双相钢。双相钢的基本成分为C和Mn，有时为了提高淬透性还添加一定量的Cr和Mo。
双相钢是20世纪70年代中期发展起来的一种新材料，其具有低屈强比，高伸长率及初始硬化速率快的特性。DP钢主要应用在汽车的边梁，侧面构件，横梁，支柱，底盘加强件，油箱支架及车体的结构件，加强件和防撞件。
其生产工艺为：
1.热轧双相钢工艺板坯加热到1200℃左右，然后经粗轧和精轧，将钢材的终轧温度控制在两相区的某一范围，缓冷后快速冷却，通过控制最终形变温度及冷却速度而获得铁素体(F)和马氏体(M)组织。其工艺过程如
图1所示。
图1中加热段是将钢坯温度加热到1150℃～1300℃后进行轧制，终轧温度控制在800℃～850℃；然后进行缓冷，缓冷约15s后进行快速冷却，使钢带快冷至370℃以下，最后进行空冷。
2. 冷轧后热处理工艺
冷轧后热处理工艺将冷轧后的钢材重新加热至两相区的某一范围，并保温一定时间，然后以一定速度缓冷和快速冷却后，从而获得所需要的F+M的组织。其工艺如图2所示：
图2冷轧后热处理生产工艺过程
预热段将钢带预热到200℃左右，然后进行加热，加热至780℃一830℃进行保温，40s后进行缓冷，缓冷至680℃～720℃，然后进行快速冷却，快冷终止温度320℃左右，进入过时效段，过时效段出口温度250℃左右，后进行终冷，终冷温度至170℃然后进行水淬至40℃。
3. TRIP钢即相变诱导塑性钢。其组织是有铁素体，贝氏体和残余奥氏体三相组成。其具有高的强度和韧性，良好的成形性和可焊性及可镀性。TRIP钢与其他同级别的高强度钢相比，最大特点是兼具高强度和高延伸性能，可冲制较复杂的零件；还具有高碰撞吸收性能，一旦遭遇碰撞，会通过自身形变来吸收能量，而不向外传递，常用作汽车的保险杠、汽车底盘等防撞部位。这种钢还因其优良的高速力学性能和疲劳性能，受到现代汽车制造上的青睐，主要用于汽车结构件及其加强件。其最佳的应用前景是TRIP 钢最佳的应用前景是汽车车门防护杆、保险杠和底盘结构件等。
