熱處理對(duì)汽車用高強(qiáng)低密度鋼組織及性能的影響.pdf

1、作為一種新型的高強(qiáng)合金鋼，F(xiàn)e-Mn-Al-C鋼不僅擁有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，還兼具低密度、耐腐蝕的特征。這使其在汽車結(jié)構(gòu)減重、碰撞安全、復(fù)雜工況領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力?？紤]到熱處理工藝會(huì)對(duì)Fe-Mn-Al-C低密度鋼的組織和力學(xué)性能產(chǎn)生很大影響，本工作對(duì)密度僅為6.44g/cm3的奧氏體低密度Fe-30Mn-10Al-2C鋼在時(shí)效和固溶熱處理過程中的硬化效應(yīng)、微觀組織和力學(xué)性能做了深入系統(tǒng)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在不同

2、的溫度下時(shí)效組織和力學(xué)性能表現(xiàn)出巨大差異。歸因于500-550℃低溫時(shí)效過程中κ碳化物的晶內(nèi)析出，實(shí)驗(yàn)鋼在時(shí)效后表現(xiàn)出顯著的硬度和強(qiáng)度提升，但也伴隨著嚴(yán)重的塑性損失?？紤]到?jīng)]有明顯存在于晶界的析出相，本工作認(rèn)為低溫時(shí)效具有提高實(shí)驗(yàn)鋼力學(xué)性能的潛力。在600-650℃進(jìn)行中溫時(shí)效時(shí)，可以觀察到強(qiáng)烈的硬化效應(yīng)，這源自于時(shí)效過程中的β-Mn轉(zhuǎn)變。雖然β-Mn也能帶來強(qiáng)度的提升，但是其不規(guī)則的形貌和沿晶界分布的位置特征，將導(dǎo)致嚴(yán)重的塑性降低，甚

3、至產(chǎn)生脆性斷裂。當(dāng)時(shí)效在700-800℃高溫下進(jìn)行時(shí)，時(shí)效硬化效應(yīng)與高溫軟化效應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡導(dǎo)致時(shí)效過程中硬度近似恒定。但是，高溫時(shí)效下布滿晶界的顆粒狀α相同樣不利于實(shí)驗(yàn)鋼的塑韌性。⑵在500-750℃時(shí)效后的組織中，均可以觀察到β-Mn。只是β-Mn在不同的溫度下表現(xiàn)出了不同的形成動(dòng)力學(xué)。其中，中溫時(shí)效更有利于β-Mn的轉(zhuǎn)變。但考慮到β-Mn對(duì)性能的不利影響，基于元素的擴(kuò)散和再分布，本工作討論了β-Mn的轉(zhuǎn)變行為。此外，本工作也構(gòu)建了

4、相應(yīng)的β-Mn轉(zhuǎn)變圖，并以此劃分了實(shí)驗(yàn)所涉及參數(shù)范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)鋼的組織，為時(shí)效參數(shù)的選取和熱加工工藝的制定奠定基礎(chǔ)。⑶固溶溫度會(huì)顯著影響實(shí)驗(yàn)鋼的組織和力學(xué)性能。隨著固溶溫度的升高，強(qiáng)度略微降低，塑性卻大大改善，在1100℃和1200℃固溶1h后強(qiáng)塑積分別高達(dá)46.0GPa%和42.6GPa%。但是當(dāng)固溶的溫度過高或在稍低溫度下固溶較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，實(shí)驗(yàn)鋼會(huì)發(fā)生高溫鐵素體轉(zhuǎn)變。時(shí)效后，不同固溶溫度下獲得的試樣的強(qiáng)度都獲得了提升，但是塑性有所下降，且