熱處理對汽車用高強低密度鋼組織及性能的影響.pdf

1、作為一種新型的高強合金鋼，F(xiàn)e-Mn-Al-C鋼不僅擁有優(yōu)異的綜合力學性能，還兼具低密度、耐腐蝕的特征。這使其在汽車結(jié)構(gòu)減重、碰撞安全、復雜工況領域顯示出巨大的應用潛力?？紤]到熱處理工藝會對Fe-Mn-Al-C低密度鋼的組織和力學性能產(chǎn)生很大影響，本工作對密度僅為6.44g/cm3的奧氏體低密度Fe-30Mn-10Al-2C鋼在時效和固溶熱處理過程中的硬化效應、微觀組織和力學性能做了深入系統(tǒng)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在不同

2、的溫度下時效組織和力學性能表現(xiàn)出巨大差異。歸因于500-550℃低溫時效過程中κ碳化物的晶內(nèi)析出，實驗鋼在時效后表現(xiàn)出顯著的硬度和強度提升，但也伴隨著嚴重的塑性損失。考慮到?jīng)]有明顯存在于晶界的析出相，本工作認為低溫時效具有提高實驗鋼力學性能的潛力。在600-650℃進行中溫時效時，可以觀察到強烈的硬化效應，這源自于時效過程中的β-Mn轉(zhuǎn)變。雖然β-Mn也能帶來強度的提升，但是其不規(guī)則的形貌和沿晶界分布的位置特征，將導致嚴重的塑性降低，甚

3、至產(chǎn)生脆性斷裂。當時效在700-800℃高溫下進行時，時效硬化效應與高溫軟化效應達到動態(tài)平衡導致時效過程中硬度近似恒定。但是，高溫時效下布滿晶界的顆粒狀α相同樣不利于實驗鋼的塑韌性。⑵在500-750℃時效后的組織中，均可以觀察到β-Mn。只是β-Mn在不同的溫度下表現(xiàn)出了不同的形成動力學。其中，中溫時效更有利于β-Mn的轉(zhuǎn)變。但考慮到β-Mn對性能的不利影響，基于元素的擴散和再分布，本工作討論了β-Mn的轉(zhuǎn)變行為。此外，本工作也構(gòu)建了

4、相應的β-Mn轉(zhuǎn)變圖，并以此劃分了實驗所涉及參數(shù)范圍內(nèi)實驗鋼的組織，為時效參數(shù)的選取和熱加工工藝的制定奠定基礎。⑶固溶溫度會顯著影響實驗鋼的組織和力學性能。隨著固溶溫度的升高，強度略微降低，塑性卻大大改善，在1100℃和1200℃固溶1h后強塑積分別高達46.0GPa%和42.6GPa%。但是當固溶的溫度過高或在稍低溫度下固溶較長時間時，實驗鋼會發(fā)生高溫鐵素體轉(zhuǎn)變。時效后，不同固溶溫度下獲得的試樣的強度都獲得了提升，但是塑性有所下降，且