新聞資訊
高強度鋼高延伸率TWIP孿生誘導塑性鋼
近年來高強鋼板發展很快。傳統高強鋼的強度與延伸率很難兼顧,而新研發高強鋼,在強度超過1000MPa的同時,延伸率也很高,有的可達60%。TWIP鋼就是其中值得注意的一種新型鋼材。
TWIP鋼的最大特點是:在保持高抗拉強度的同時,具有極高的均勻延伸性,很高的能量吸收能力及優良的成形性;此外,它幾乎沒有低溫脆性現象,直到-196℃~-200℃,仍然未出現低溫脆性轉變。
TWIP鋼優異的力學性能來自其孿生誘導塑性,所以被稱為是“孿生誘發塑性鋼”。這種孿生在形變中的作用與傳統的概念完全不同。經典的理論認為,孿晶通常是在晶體結構對稱性比較低、滑移系比較少的材料中發生。當形變速度較大或在不利于滑移取向的情況下,在某些應力集中的地方產生孿晶。面心立方金屬則不易產生孿晶。孿生對形變的貢獻通常很小,僅在滑移困難時起調整取向的作用,使滑移得以繼續進行。但在TWIP鋼中,孿晶可在形變溫度為-70℃以下的面心立方奧氏體中形成,形變速率可低至10-4/s。在形變過程中,高應變區孿晶的形成,其孿晶界阻止了該區域滑移的進行,促使其它應變較低的區域通過滑移進行形變,直至那些區域也形成孿晶,由此造成試樣的均勻形變,顯著推遲縮頸的產生。
微觀機理研究表明,TWIP效應可分為以下幾步:(1)拉伸變形最大的部位首先誘發孿晶。孿晶界阻止該區域滑移的進行,導致位錯的塞積,使得局部變形難以繼續進行,并使變形向其他應變較低的區域轉移,從而推遲頸縮的形成,極大提高了延伸率。(2)拉伸后的奧氏體晶粒內包含大量的形變孿晶。粗大的透鏡狀形變孿晶從奧氏體晶界處向晶內貫穿,分割奧氏體晶粒。接著,更細小的形變孿晶呈交織狀分布于奧氏體晶粒內。這種分割晶粒的孿晶實際上起到了亞晶界的作用,阻礙了位錯的滑移,起到了加工硬化的作用,使得TWIP鋼獲得很高的抗拉強度。(3)由于孿晶與奧氏體基體的共格作用,可阻礙裂紋的擴展。在宏觀上表現為推遲斷裂的發生,提高伸長率,特別是均勻伸長率。
實現TWIP效應對成分的設計要求是:第一,低溫時具有穩定的奧氏體組織。第二,適當降低層錯能,但必須控制在一個適當的范圍,既使得形變誘發孿晶容易進行,又要抑制馬氏體相變。目前,TWIP鋼基本上是一種含Mn量高的奧氏體鋼,可通過加入適量的Al、Si等元素調節層錯能。如國內研發的低硅低鋁Fe-23Mn-0·6CTWIP鋼,其抗拉強度達1140MPa,延伸率達57·3%。
TWIP鋼顯示出很大的潛力,其發展正處于實驗研究向產業轉化的階段,所面臨的主要問題是TWIP鋼的加工工藝,特別是冷軋工藝。這就需要加強對TWIP鋼軋制工藝及其機理進行深入細致的研究。
以上資料由上海艾荔艾金屬材料有限公司提供,歡迎新老客戶來電洽購。