随着全球能源危机和环境恶化的日益加剧,轻量化和安全性已成为新一代汽车制造业的发展趋势。中锰钢作为新型高强塑性钢,具有密度小、成本低和吸收冲击能好等优点,在应对环境和能源等问题方面发挥着积极的作用。
因此,研究和开发中锰钢已成为国内外钢铁研究者的重要研究方向。本文采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)、JMat Pro7.0模拟软件和力学性能测试等多种方法,研究了淬火-回火(Quenching and Tempering,Q&T)工艺和临界退火(Intercritical annealing,IA)工艺对不同轧制状态的中锰钢(0.48C-10.2Mn-2.2Al-0.7Si-0.75V-0.03Ni)的微观组织与力学性能的影响。
本文取得的实验结果如下:(1)热轧中锰钢经650℃~800℃淬火并200℃回火工艺后获得了761~1169MPa的屈服强度,1073~1334 MPa的抗拉强度和大于9%的伸长率。其微观组织由位错/孪晶马氏体、残余奥氏体和铁素体以及纳米析出物组成。
随着淬火温度的增加,钢的屈服强度和抗拉强度分别增加了408MPa和61MPa。这是由于淬火温度升高,组织内马氏体含量增加,位错密度增加。
当淬火温度为750℃时,组织内具有35%的残余奥氏体,且稳定性适中,转化率为31.4%,表现出较好的综合力学性能。(2)冷轧态中锰钢能获得1535~1750 MPa的超高抗拉强度和9.8%的平均伸长率,经双相区临界退火处理后,中锰钢能获得997~1239 MPa的屈服强度,1349~1445 MPa的抗拉强度和15~27%的延伸率,其微观组织由等轴状奥氏体和铁素体以及基体上纳米析出物组成。
随着退火温度的增加,钢的屈服强度和抗拉强度分别降低了242MPa和96MPa,而伸长率升高了12%。这是由于退火温度升高,组织内奥氏体和铁素体晶粒尺寸增加,奥氏体含量
增加容纳更多的碳原子导致组织内析出物含量降低,以及位错密度降低等因素降低钢的强度。
当退火温度为680℃时,组织拥有%的残余奥氏体,拉伸变形后其奥氏体转化率为39.3%,表现出较好的伸长率。(3)冷轧中锰钢经680℃退火处理后抗拉强度为1349 MPa,伸长率为27%,强塑积达到36.4 GPa%,因此满足第三代汽车用钢的要求。
