Fe-Mn-Al-Si系TRIP-TWIP鋼抗疲勞和抗沖擊性能的研究.pdf

1、高錳Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP鋼具有高強度、高塑性、優(yōu)良的抗疲勞性能和抗沖擊性能。本文通過改變Fe-Mn-Al-Si系TRIP/TWIP鋼的微觀組織和實驗條件，研究了多種內、外因對該合金的抗疲勞性能和抗沖擊性能的影響。通過高周力控疲勞試驗測定了Fe-29Mn-3Al-3Si TWIP鋼的疲勞強度，通過夏比沖擊實驗測定了不同沖擊溫度下Fe-25Mn-3Al-3Si TRIP/TWIP鋼的沖擊吸收功，并采用光學顯微鏡、掃描電

2、子顯微鏡、電子背散射衍射技術和透射電子顯微鏡研究不同晶粒尺寸和預應變對Fe-29Mn-3Al-3Si TWIP鋼微觀結構和抗疲勞性能的影響以及不同沖擊溫度對Fe-25Mn-3Al-3Si TRIP/TWIP鋼微觀結構和抗沖擊性能的影響，得到如下主要結論:
　　(1)Fe-29Mn-3Al-3SiTWIP鋼具有良好的疲勞性能，粗晶試樣的疲勞極限為376MPa，明顯高于其屈服強度249MPa;細晶試樣的疲勞極限為344MPa，略低于其

3、屈服強度399MPa，在一定晶粒尺寸范圍內，增大晶粒尺寸有利于提高該TWIP鋼的抗疲勞性能。
　　(2)Fe-29Mn-3Al-3SiTWIP鋼經過變形量為15％的冷軋預應變處理后，疲勞性能大幅提高，細晶試樣疲勞極限由344MPa提至586MPa，提升242MPa，粗晶試樣疲勞極限由376Mpa提高到477MPa，提升101MPa，這說明經過預應變處理后，細晶試樣疲勞極限要遠高于粗晶試樣，提升幅度相差141MPa。
　　(3

4、)不同晶粒尺寸的Fe-29Mn-3Al-3SiTWIP鋼經高周疲勞試驗后，在粗晶試樣的疲勞斷口附近區(qū)域觀察到了許多片條狀組織，經EBSD和TEM驗證，片條狀組織為形變孿晶和滑移帶，說明粗晶試樣在循環(huán)應力加載下既發(fā)生了TWIP效應，也發(fā)生了位錯滑移;在疲勞過程中形成了大量的形變孿晶和位錯結構，二者共同作用，能有效阻礙裂紋擴展，提高了材料的疲勞性能。
　　(4) Fe-29Mn-3Al-3 SiTWIP鋼經過預應變處理后，粗晶試樣的變

5、形機制為孿生和位錯滑移，形成了大量的形變孿晶和位錯結構;而細晶試樣中的變形機制主要為位錯滑移，幾乎未觀察到形變孿晶。疲勞實驗后，細晶試樣中的位錯結構幾乎沒有變化，預應變帶來的大量位錯結構能在疲勞階段有效地阻礙位錯的進一步運動，提高裂紋萌生的臨界應力值，并且在裂紋擴展階段，細小的晶粒和晶界處大量聚集的位錯，以及位錯形成的位錯胞也能極大地阻礙裂紋擴展。
　　(5)Fe-25Mn-3Al-3Si TRIP/TWIP鋼在-190℃～200

6、℃溫度范圍內的沖擊吸收功都維持在40J左右。在不同溫度下的沖擊斷口均存在大量韌窩，斷裂方式均為韌性斷裂，沒有出現(xiàn)韌脆轉變現(xiàn)象。
　　(6)在不同溫度下進行沖擊實驗，F(xiàn)e-25Mn-3Al-3Si TRIP/TWIP鋼的沖擊變形機制是不同的，在低溫沖擊下，變形機制主要為TWIP效應和TRIP效應;隨著溫度升高至室溫，TRIP效應被抑制，主要的變形機制轉變?yōu)門WIP效應和位錯滑移;當溫度進一步升高至200℃時，TWIP效應也被抑制，主