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汽車用高強(qiáng)度TRIP鋼組織性能及成形工藝
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時(shí)間：2013-11-14
目前，我國(guó)已成為汽車產(chǎn)銷量的第一大國(guó)，隨著汽車產(chǎn)量和保有量的增加，油耗、安全和環(huán)保已成為亟待解決的三大問(wèn)題，除提出相應(yīng)的法規(guī)進(jìn)行約束外，各國(guó)汽車工業(yè)界認(rèn)為，汽車輕量化是解決以上問(wèn)題的有效手段，這是因?yàn)闇p輕汽車的質(zhì)量可減少能源消耗和溫室氣體排放。研究表明，汽車約75%的油耗與整車質(zhì)量有關(guān)，汽車質(zhì)量每下降10%，油耗下降8%。對(duì)商用車的研究表明，汽車質(zhì)量每減少1000公斤，油耗可下降6～7%，油耗的下降表明CO2、NOX等有害氣體排放減少。另外，汽車質(zhì)量的減少，會(huì)降低動(dòng)力和動(dòng)力系統(tǒng)的負(fù)荷，提高行駛的平穩(wěn)性和舒適性，因此需要提高汽車用鋼板的強(qiáng)度、剛度和塑性，以盡量減輕汽車板的厚度和用量。
TRIP鋼具有良好的強(qiáng)度，同時(shí)也具有良好的塑性，目前國(guó)內(nèi)外大量用于生產(chǎn)汽車板和其他汽車零件。國(guó)內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)用TRIP鋼的抗拉強(qiáng)度主要有600MPa和800MPa規(guī)格的，此外，1000MPa以上級(jí)別的TRIP鋼也正在研制。由于TRIP鋼在熱成形過(guò)程中會(huì)發(fā)生相變誘發(fā)塑性和形變誘發(fā)馬氏體相變，所以熱成形工藝參數(shù)、溫度、變形速率、冷卻速度等都會(huì)影響到成形后工件的組織和性能。
相變誘發(fā)塑性鋼通常為多相組織，由鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體三相組成。TRIP效應(yīng)是鋼中的殘余奧氏體在產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而提高了塑性，達(dá)到了強(qiáng)韌化的目的。TRIP鋼的特征歸納為：強(qiáng)度高、韌性大，具有良好的成形性，加工硬化指數(shù)較高，疲勞強(qiáng)度高，成形后烘烤硬化性能強(qiáng)，加工硬化指數(shù)高，受沖擊時(shí)吸收能量較高。
由于鋼中具有足夠的殘余奧氏體量，具有TRIP現(xiàn)象，即當(dāng)制件受到外加應(yīng)力沖壓變形時(shí)，在應(yīng)力集中區(qū)域的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使該區(qū)域的強(qiáng)度得到提高。這種變化延遲了該區(qū)域的進(jìn)一步變形，因而使均勻伸長(zhǎng)率和總伸長(zhǎng)率數(shù)值升高，提高了鋼的塑性和強(qiáng)度，滿足了汽車形狀復(fù)雜零件成形和安全的要求。
TRIP鋼良好的性能是殘余奧氏體應(yīng)變誘發(fā)相變和鐵素體基體相共同作用的結(jié)果，因而在熱成形連續(xù)冷卻過(guò)程中需要控制工藝參數(shù)和鐵素體的體積分?jǐn)?shù)。鐵素體硬度較低，塑性好，是TRIP鋼成形性能的關(guān)鍵相，一般體積分?jǐn)?shù)在50%以上。在拉伸成形時(shí)，鐵素體可吸收殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，體積變化產(chǎn)生能量，從而強(qiáng)化了鐵素體。殘余奧氏體對(duì)TRIP鋼性能的影響取決于該相所占體積分?jǐn)?shù)，只有當(dāng)鋼中的殘余奧氏體的體積分?jǐn)?shù)大于8%，在變形時(shí)才能產(chǎn)生TRIP效應(yīng)。
汽車用高強(qiáng)度TRIP鋼的性能和組織密切相關(guān)，而組織又取決于成形工藝，成形工藝又與設(shè)備和操作技術(shù)相關(guān)。TRIP鋼具有廣闊的使用前景，目前對(duì)其復(fù)雜的組織、性能的影響因素及TRIP效應(yīng)的機(jī)理尚有待于進(jìn)一步研究和完善。
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