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高强钢的成分体系及退火工艺

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高强汽车钢可分为三代:以TRIP钢为代表的第一代,以TWIP钢为代表的第二代,以Q&P钢为代表的第三代钢。高强钢除了满足强度、塑性等常规性能指标外,还有些个性指标要求:如TRIP钢要求超高强度、TWIP钢要求高抗延迟断裂及高屈服强度、Q&P钢要求高扩孔性等。这些性能与其成分体系和退火工艺有关。 

 

各代钢的成分体系及退火工艺是: 

  1、TRIP钢 

  TRIP钢是含有铁素体、贝氏体和亚稳奥氏体的低碳低合金钢,其基本原理是利用亚稳奥氏体的形变诱发相变、相变诱发塑性的特征来提高钢板的强塑积。常用的生产TRIP钢的成分体系有0.20%C-1.5%Si-1.5%Mn系列、0.20%C-0.30%Si-1.8%Mn-1.2%Al(低硅)系列、0.20%C-0.30%Si-1.8%Mn-0.06%P(低硅)系列。 

  TRIP钢的退火工艺主要包括加热、双相区保温、缓冷、快速冷却、贝氏体等温转变等6个阶段,其中,缓冷和贝氏体等温转变过程最为关键,这两个工艺过程能调控奥氏体的碳含量,提高奥氏体的稳定性。 

 

2、TWIP钢 

  第二代TWIP钢具有高强度、高塑性和高冲击吸收能等优异性能。TWIP钢原型钢的成分体系为Fe-25%Mn-3%Al-3%Si。发展出来的成分体系有:Fe-18%Mn-1.5%Al-0.6%C、Fe-18%Mn-0.26%V-0.8%C等。 

  TWIP钢通常采用水韧工艺生产,连续退火线需配备水淬装置。快的冷却速度可以控制碳化物析出及亚稳奥氏体晶粒的长大。

 

3、Q&P钢 

  第三代Q&P钢的成分体系为C-Si-Mn或C-Si-Mn-Nb,采用淬火配分工艺生产。淬火配分工艺是将钢奥氏体化后快速淬火至马氏体转变开始温度(Ms)和马氏体转变结束温度(Mf)之间的某一温度TQ,随后在该温度下或升至Ms点以上某一温度Tp保温,碳从过饱和的马氏体分配至未分解的奥氏体中,富碳的残余奥氏体在随后冷却至室温的过程中稳定存在。

 

通过对淬火温度TQ、配分温度Tp及配分时间tp的控制,获得以富C亚稳奥氏体和马氏体组成的多相组织,具有较高强度和较好的塑性。

 

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