汽车用TWIP钢的力学性能与微观组织.pdf

第28卷第8期北京科技大学学报Vol.28No.8
2006年8月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingAug.2006

汽车用TWIP钢的力学性能与微观组织

严玲1,2)唐荻1)米振莉1)郭锦1)

1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京1000832)鞍山钢铁集团公司技术中心,鞍山114001

摘要采用热轧、冷轧及退火处理等工艺,对成分为25Mn-3Si-3Al的TWIP钢进行了试制,研
究了钢板的力学性能、微观组织及其断裂机制,并采用X射线测定了钢板的晶体学织构.实验结
果表明:钢板拉伸时发生典型的延性断裂;拉伸前的组织为伴有大量退火孪晶的奥氏体;在拉伸过
程中退火孪晶转变成形变孪晶,使产品的强度和塑性提高;退火过程中形成的织构组分有利于塑
性变形.
关键词TWIP钢;强度;塑性;退火孪晶;形变孪晶
分类号TG33317

在汽车结构材料研究中,如何减轻车重,降低机制.
油耗、减小环境污染、提高运行的安全性一直是汽
1实验材料和实验过程
车行业最为关注的课题.据统计,汽车重量每减
轻1%,燃料可降低016%～110%[1],因此,汽车111材料成分设计
的减重(轻型化)是降低油耗的重要途径(约占实验用TWIP钢以低碳高锰钢为基础,添加
50%以上)之一.尽管近年来随着汽车减重的需适量的Si,Al等合金元素,其中Si固溶于奥氏体
要和车重的下降,汽车用钢铁材料的比例在减少,中,可以提高钢的强度和硬度;Al能够抑制γ向ε
但由于钢铁材料具有其独特优势,仍在汽车制造-马氏体的转变,起到稳定奥氏体的作用[7];同时
业中占据主导地位,约占汽车用材的70%～加入少量稀土元素,以净化钢质.经过成分设计、
80%.汽车用板材中,为减轻车体重量,大量采用优化筛选,确定以25Mn-3Si-3Al为基础成分.
高强度钢板已成为必然的趋势,而随着钢板强度实验钢的化学成分(质量分数,%):C,01020;Si,
的提高,钢板冲压成形加工过程中的回弹和弯曲2196;,Mn,25103;Al,2198;RE,01046;P,01020;
开裂现象增多,降低了加工成形性[2].研制和开S,01012.
发高强、高塑性钢以实现汽车的轻型化是汽车工112实验钢制备
业近年研究的重点,由此极大地促进了高强度钢将合金料在真空感应炉内冶炼,冶炼时向炉
板的制造及应用技术进步[3].中通入Ar气保护,防止冶炼过程中钢发生氧化,
TWIP(twininginducedplasticity)钢是一种冶炼后的钢水铸成扁锭.将钢锭缓慢加热到设定
孪晶诱导塑性钢,具有极高的塑性指标(60%～的温度后,热锻成20mm厚的板坯;然后将板坯
80%)、强度(600～800MPa)和应变硬化率,对冲在实验轧机上经6道次轧制成厚度为3～4mm
击能量的吸收程度是现有高强钢的2倍[36].因钢板,开轧和终轧温度约为1100和800℃.热轧
此可大大减轻车体重量,增强车体抵抗撞击能力,后的钢板进行冷轧,轧制方向与热轧时相同,工程
减小车身钢板的变形程度,提高汽车运行的安全应变为70%,成品钢板厚度为019mm.冷轧钢板
性,特别适合新一代汽车使用.本文研究了在特在一定温度下进行退火处理,出炉后空冷.
定生产工艺下所生产的TWIP钢力学性能、微观113力学性能实验及显微分析
组织结构、断裂行为和冷轧退火状态下的晶体学钢板按照GB3076—82标准加工成拉伸试
织构.探讨TWIP钢高强度、高塑性的形成样,在MTS810试验机上测试其力学性能,实验
温度为室温,变形速率10-3s-1.
收稿日期:20050519修回日期:20060324
采用线切割截取拉伸前后钢板的金相显微分
作者简介:严玲(1971—),女,工程师,硕士研究生;唐荻
(1955—),男,教授,博士析试样及拉伸后的断口试样,经过粗磨、细磨、抛

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·047·北京科技大学学报2006年第8期

光和4%硝酸酒精的浸蚀后,在Neophot-21型金应力为1080MPa.
相显微镜下观察分析塑性变形前后的微观组织结
构;保持拉伸断口的原始状态,采用CAM2
BRIDGES-360扫描电镜(SEM)分析断口形貌.
利用X射线衍射仪分析轧制钢板的晶体学
织构,首先用X射线法测出极图,再由极图数据
计算取向分布函数(ODF),考虑到试样表层与中
心的结构有所差异,故选择样品侧面中心1mm2
的区域作为分析部位.

2实验结果和分析图1TWIP钢板拉伸试样的真应力-真应变曲线
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