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汽車用高強度TRIP鋼組織性能及成形工藝
發布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間:2013-11-14
目前,我國已成為汽車產銷量的第一大國,隨著汽車產量和保有量的增加,油耗、安全和環保已成為亟待解決的三大問題,除提出相應的法規進行約束外,各國汽車工業界認為,汽車輕量化是解決以上問題的有效手段,這是因為減輕汽車的質量可減少能源消耗和溫室氣體排放。研究表明,汽車約75%的油耗與整車質量有關,汽車質量每下降10%,油耗下降8%。對商用車的研究表明,汽車質量每減少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,汽車質量的減少,會降低動力和動力系統的負荷,提高行駛的平穩性和舒適性,因此需要提高汽車用鋼板的強度、剛度和塑性,以盡量減輕汽車板的厚度和用量。
TRIP鋼具有良好的強度,同時也具有良好的塑性,目前國內外大量用于生產汽車板和其他汽車零件。國內外工業生產用TRIP鋼的抗拉強度主要有600MPa和800MPa規格的,此外,1000MPa以上級別的TRIP鋼也正在研制。由于TRIP鋼在熱成形過程中會發生相變誘發塑性和形變誘發馬氏體相變,所以熱成形工藝參數、溫度、變形速率、冷卻速度等都會影響到成形后工件的組織和性能。
相變誘發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效應是鋼中的殘余奧氏體在產生應變時轉變為馬氏體,從而提高了塑性,達到了強韌化的目的。TRIP鋼的特征歸納為:強度高、韌性大,具有良好的成形性,加工硬化指數較高,疲勞強度高,成形后烘烤硬化性能強,加工硬化指數高,受沖擊時吸收能量較高。
由于鋼中具有足夠的殘余奧氏體量,具有TRIP現象,即當制件受到外加應力沖壓變形時,在應力集中區域的殘余奧氏體轉變為馬氏體,使該區域的強度得到提高。這種變化延遲了該區域的進一步變形,因而使均勻伸長率和總伸長率數值升高,提高了鋼的塑性和強度,滿足了汽車形狀復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變誘發相變和鐵素體基體相共同作用的結果,因而在熱成形連續冷卻過程中需要控制工藝參數和鐵素體的體積分數。鐵素體硬度較低,塑性好,是TRIP鋼成形性能的關鍵相,一般體積分數在50%以上。在拉伸成形時,鐵素體可吸收殘余奧氏體轉變為馬氏體,體積變化產生能量,從而強化了鐵素體。殘余奧氏體對TRIP鋼性能的影響取決于該相所占體積分數,只有當鋼中的殘余奧氏體的體積分數大于8%,在變形時才能產生TRIP效應。
汽車用高強度TRIP鋼的性能和組織密切相關,而組織又取決于成形工藝,成形工藝又與設備和操作技術相關。TRIP鋼具有廣闊的使用前景,目前對其復雜的組織、性能的影響因素及TRIP效應的機理尚有待于進一步研究和完善。
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