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1、TRIP钢的生产工艺 与组织性能控制,北京科技大学 康永林 2004年7月,主要内容：,1.TRIP钢介绍 2.TRIP钢的成分设计原理 3.热轧TRIP的生产工艺及组织性能控制 4.冷轧TRIP的生产工艺及组织性能控制 5.TRIP钢变形行为的计算机模拟,1.TRIP钢介绍,TRIP钢即相变诱发塑性钢 (Transformation Induced Plasticity) 相变诱发塑性效应是指钢中稳定存在的残余 奥氏体在变形过程中向马氏体转变时引入了 相变强化和塑性增长,TRIP钢板与其它高强度钢板的 抗拉强度与总延伸率关系比较,F-铁素体 B-贝氏体 M-马氏体,高强度钢板的抗拉强度与总延
2、伸率关系,TRIP钢用途,目前，TRIP钢已用于制造汽车门撞击横梁、保险杠加强体、桥臂等重要部件，而日本三菱汽车公司与新日铁、住友金属及神户制钢等合作开发汽车底盘零件用TRIP高强度钢板，在其新车型中已有80余种底盘零件采用TRIP钢板制造。,TRIP钢实例,Trip 钢及超高强度钢,TRIP钢的组织特点,组织为铁素体贝氏体残余奥氏体的多相组织,图中： 浅绿色区-F 棕色区-B 白亮区-Ar,Ar,TRIP钢的强塑积特点,强塑积（抗拉强度与延伸率的乘积，又称静态韧性）比通常的铁素体马氏体双相钢更高，且合金元素含量低、成分简单，是制作汽车零部件所要求的高强度，成形性良好的理想材料,残余奥氏体含量
3、对强塑积的影响,Ar（体积分数）/%,残余奥氏体量-抗拉强度与总延伸率乘积关系,残余奥氏体含量对强塑积的影响,残余奥氏体量-抗拉强度与均匀延伸率乘积关系,高强度钢板的拉伸强度与延伸的关系,590MPa级高强钢板的 TS与TSEl间的关系,TRIP钢的力学性能特点,应变/%,TRIP钢的均匀延伸部分占总延伸率的65%80%,屈服强度大致相同的高强度钢的应力-应变曲线特征,TRIP钢的加工硬化特性,A-TRIP钢 P-析出强化钢 D-双相钢 S-固溶强化钢,冷轧高强度钢板的强度与成形性能的关系,1-固溶强化（IF） 2-析出强化 3-相变强化（贝氏体） 4-相变强化（残余奥氏体） 5-相变强化（铁
4、素体+马氏体） 6-析出强化（Cu析出）,冷轧TRIP钢与其它高强度钢板的 液压胀形高度值的比较,120 125 130 135 140 液压胀形,A-冷轧TRIP钢（590MPa） P-析出强化钢 （590MPa） D-双相钢（590MPa） S-固溶强化钢 （450MPa）,不同钢种的强度与 冲击吸收功的关系,s(5%)/MPa,A-TRIP钢 B-沉淀强化钢 C-DP钢 D-贝氏体钢 E-固溶强化钢,不同钢板的疲劳性能比较,104,105,106,107,TRIP钢的生产方法,低合金TRIP钢板的生产方法通常有两类，即热轧TRIP钢和冷轧TRIP钢 热轧TRIP钢主要通过热轧控制冷却来获
5、得多相组织 冷轧TRIP钢则通过冷轧后进行两相区临界加热贝氏体等温淬火的热处理方法实现 冷轧TRIP钢的研究、生产较热轧TRIP钢更为深入、广泛,热轧和冷轧TRIP钢工艺路线比较,马氏体,贝氏体,珠光体,铁素体,冷轧工艺,TRIP钢的生产工艺路线,TRIP钢板生产时由碳富集生成 残余奥氏体的机制,残余奥氏体的生成机制,2.TRIP钢的成分设计原理,组织组成为：5060%的铁素体， 2540%的贝氏体， 515%亚稳残余奥氏体 残余奥氏体应有足够的稳定性 马氏体相变温度应在室温以下,TRIP钢的合金元素,TRIP钢中的主要合金元素是Si、Mn ，可以另加Mo、Nb、Cu、Ni、Cr等元素,合金元
6、素对TRIP钢在连续退火 过程中相变行为的影响,时间,温 度,Si、Mn对TRIP钢力学性能的影响,TRIP钢化学成分（wt%）,Si、Mn对TRIP钢力学性能的影响,370等温淬火后不同温度下的性能,Si、Mn对TRIP钢力学性能的影响,400等温淬火后不同温度下的性能,Si、Mn对TRIP钢力学性能的影响,450等温淬火后不同温度下的性能,合金的化学成分（wt%）,Cu、Cr、Ni元素对 TRIP钢组织、性能影响,Cu、Cr、Ni元素对TRIP钢性能影响,Cu、Cr、Ni元素对TRIP钢性能影响,Cu、Cr、Ni元素对TRIP钢性能影响,Cu、Cr、Ni元素对TRIP钢性能影响,Cu、Cr
7、、Ni元素对TRIP钢组织影响,3.热轧TRIP的生产工艺 及组织性能控制,为了在热轧时达到碳的富集，TRIP钢采取稍高于Ar3轧制，其目的： 加速铁素体转变； 增进碳从铁素体向未转变的奥氏体扩散，以使碳富集，轧后快冷以避免珠光体转变，防止Fe3C析出而消耗碳； 从奥氏体区直接冷却到贝氏体区卷取，在贝氏体区残余奥氏体得以保留，且碳积聚为钢板变形时残余奥氏体转变成马氏体创造好条件。,热轧TRIP钢板的工艺,温度,时间,Ms,马氏体,热轧TRIP钢的组织性能研究,研究合金成分为（wt%）： 0.32%C，2.07%Si，1.68%Mn 压下率50%，终轧温度850-870，轧后冷速40 /s，卷取
8、温度400 ，保温60min时，1.5mm钢板的b=1000MPa， =25%,热轧TRIP钢的组织性能研究,控制轧制工艺示意图,轧后冷速C3：10，30，50，70/s 模拟卷取温度T2： 350，400，450 模拟卷取时间t2：60min,轧后冷却速度C3对钢板性能及残余奥氏体量的影响,C3，/s,模拟卷取温度T2对钢板性能及奥氏体量的影响,T2/,残余奥氏体量对钢板延伸率的影响,R/%,薄板坯连铸连轧生产TRIP钢,北京科技大学康永林教授课题组在实验室模拟薄板坯连铸连轧生产了C-Si-Mn系TRIP钢,试验TRIP钢的工艺路线：,试验TRIP钢的化学成分（wt%）：,试验TRIP钢的力
9、学性能：,拉伸实验数据,试验TRIP钢的力学性能：,屈强比,试验TRIP钢的组织：,试验TRIP钢的组织：,F,Ar,B,Ar：5.13%， F：57.67%， B：37.20%,试验TRIP钢的断口：,4.冷轧TRIP钢的生产 工艺及性能控制,冷轧TRIP钢的生产工艺简图,冷轧TRIP钢的热处理工艺 （CAPL 200m/min）,冷轧TRIP钢的热处理工艺 （CAPL 330m/min）,冷轧TRIP钢的化学成分,机械性能,Low CR High CR,屈服强度,机械性能,Low CR High CR,抗拉强度,机械性能,Low CR High CR,均匀延伸率,Low CR High C
10、R,总延伸率,机械性能,X射线衍射法测定的残余奥氏体含量,Low CR High CR,残余奥氏体含量,不同冷轧钢的流变曲线,真应变,不同冷轧钢的n值,真应变,n 值,不同冷轧高强钢的应变硬化,真应变,温度对TRIP钢 TRIP700力学性能的影响,温度/,TRIP钢在不同温度应变过程中 残余奥氏体量R的变化情况,5.TRIP钢变形行为的计算机模拟,轴对称的拉伸棒计算模型,不同奥氏体晶粒尺寸下的 公称应力与公称应变关系,公称应力与公称应变关系,不同奥氏体晶粒尺寸下的 标准真应力与塑性应变关系,标准真应力与塑性应变的关系,不同奥氏体晶粒尺寸下的 均匀延伸率与环境温度的关系,计算机模拟结果,实验结果,不同环境温度下均匀延伸率与 奥氏体晶粒尺寸关系,不同环境温度下抗拉强度与 奥氏体晶粒尺寸关系,
