采用分離式Hopkinson壓桿試驗機、掃描電鏡等對QP980、TRIP590鋼進行不同應變速率下的高速沖擊壓縮試驗,分析不同應變速率下兩種汽車用高強鋼的組織和性能。結(jié)果表明:兩試驗鋼應力計算值與測量值相對誤差在1.2%～3.3%,該誤差較小且比較穩(wěn)定,所以試驗所得數(shù)據(jù)與二波公式基本吻合。兩種汽車用高強鋼的工程應力都隨著應變速率的增大而增大,但QP980鋼板所能達到的最大工程應力比TRIP590鋼板大;沖擊后,QP980鋼板的組織變得更加板條化且細小,組織為均勻的鐵素體和馬氏體,而TRIP590鋼板沖擊后的組織變得粗大且不均勻,隨應變速率的增大,原始組織中的鐵素體在擠壓的過程中向四周延伸組織逐漸變大,貝氏體組織被變大的鐵素體組織掩蓋,馬氏體組織增多。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖1 分離式霍普金森壓桿試驗裝置

圖3為TRIP590鋼板在0、5000、10 000、15 000 s-1應變速率下的掃描電鏡微觀組織，由微觀組織可以看出，TRIP590鋼板的組織由鐵素體、貝氏體和殘留奧氏體組成，殘留奧氏體呈小島狀或塊狀分布在鐵素體基體上[16]。TRIP590鋼板在不同應變速率下沖擊后的組織變得粗大且比較不均勻，隨著應變速率的增大，由于TRIP590鋼板被沖擊壓縮變成扁平狀，原始組織中的鐵素體在擠壓的過程中向四周延伸組織逐漸變大，貝氏體組織被變大的鐵素體組織掩蓋，而馬氏體組織逐漸增多。圖3 不同應變速率下TRIP590鋼的顯微組織

圖2 不同應變速率下QP980鋼的顯微組織不同應變速率下，TRIP590鋼板組織中同時含有鐵素體和貝氏體組織，還有沖擊過程中殘留奧氏體轉(zhuǎn)變的馬氏體。隨著應變速率的增大，原始組織中的鐵素體在擠壓的過程中向四周延伸組織逐漸變大，而存在于鐵素體與貝氏體間隙的組織則為馬氏體，這些馬氏體由存在于鐵素體與貝氏體之間的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變而來。根據(jù)Xiong等[17]在形貌對淬火配分鋼中殘留奧氏體穩(wěn)定性的研究，在顯微組織中含有高碳奧氏體和低碳奧氏體，盡管低碳奧氏體具有較低的化學穩(wěn)定性，但低碳奧氏體似乎對馬氏體轉(zhuǎn)變更具抵抗力。雖然該結(jié)論是在熱處理過程中得出的，但在TRIP鋼發(fā)生高速應變的過程中，本質(zhì)上依然是一個在短時間內(nèi)的熱處理過程，而這個短時間的熱處理過程為絕熱溫升過程，所以Pychmintsev等[18]通過判斷鋼中殘留奧氏體在高應變速率條件下的穩(wěn)定性來解釋TRIP鋼的動態(tài)力學行為。認為由于高應變速率下的絕熱溫升抑制或延緩了馬氏體胚的生長，穩(wěn)定性高的殘留奧氏體就有可能在斷裂發(fā)生之前保留下來，保持了塑性的延續(xù)，而穩(wěn)定性低的殘留奧氏體則由于向馬氏體的早期轉(zhuǎn)變提高了強度，失去了塑性。這一解釋有悖于馬氏體相變的經(jīng)典詮釋[19]:由于馬氏體相變速度極快，為10-7量級，而溫升屬熱傳導，需一定時間才能完成，故在絕熱導致的溫升之前，相變已經(jīng)完成，不存在所謂的溫升抑制核胚生長等原因。針對兩種觀點，本文認為馬氏體的轉(zhuǎn)變是兩種原因共同導致的結(jié)果，即在絕熱導致的溫升之前和之后都存在馬氏體轉(zhuǎn)變，因為在施加載荷較小時，主要以形變?yōu)橹�，絕熱溫升還不明顯，這時候主要以馬氏體的TRIP效應為主，從微觀組織圖3(a～c)中也可以看出，鋼中形成的馬氏體體積較小也比較不均勻，隨著施加載荷的增加，開始出現(xiàn)了絕熱溫升，溫度有所升高，這時正處在一個比較適合馬氏體轉(zhuǎn)變的環(huán)境下，既存在形變帶來的TRIP效應，也存在絕熱溫升帶來的溫度效應，使得馬氏體轉(zhuǎn)變更加容易，這一點也可以從微觀組織圖3(d)中看出來，此時形成的馬氏體板條化更加明顯，也更加均勻。因此，高應變速率沖擊壓縮過程中的馬氏體轉(zhuǎn)變是TRIP效應和絕熱溫升兩種機制共同作用的結(jié)果。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Microstructure of Hardened Steel at High Temperature and High Strain Rate[J]. Ding Feng,Tang Dewen,Wang Chengyong,Zhang Fenglin,Zheng Lijuan.  Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2017(04)
[2]分離式Hopkinson壓桿試驗技術的介紹[J]. 羅志強,李南,李繼康,龐小肖,張曉丹.  物理測試. 2017(04)
[3]高伸長率QP鋼在高應變速率下的力學特性[J]. 連昌偉,陳新平,俞寧峰.  鍛壓技術. 2017(07)
[4]基于應變受控Hopkinson拉伸試驗的QP980鋼相變研究[J]. 張文超,王煥然,陳大年,雷國華.  兵工學報. 2016(S2)
[5]高錳TRIP鋼高速拉伸時的馬氏體轉(zhuǎn)變行為分析[J]. 王麗娜,楊平,毛衛(wèi)民.  金屬學報. 2016(09)
[6]兩相區(qū)保溫及Q&P工藝對改善鋼組織性能的分析[J]. 陳輝,景財年,涂英明,張勇.  山東建筑大學學報. 2016(03)
[7]Hopkinson壓桿技術在中國的發(fā)展回顧[J]. 胡時勝,王禮立,宋力,張磊.  爆炸與沖擊. 2014(06)
[8]考慮TRIP效應的QP980超高強度鋼多相本構(gòu)模型[J]. 丁磊,林建平,龐政,張鈴.  塑性工程學報. 2013(04)
[9]高強汽車用鋼的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 李激光,張金棟,黃海亮,張少勇.  材料導報. 2012(S1)
[10]不同應變方式下TRIP鋼中殘余奧氏體的體積分數(shù)隨應變量的變化[J]. 余海燕,陳關龍,李淑慧,林忠欽.  鋼鐵研究學報. 2005(02)



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