含磷含钒TRIP钢的组

含磷含钒TRIP钢的组织、力学性能的研究

汽车行业不断提出新的要求

优良的成形性能；良好的抗凹陷能力和足够的结构刚度；良好的焊接性能；优良的表面形貌和光洁度；高的耐蚀性能；良好的板形和板面平直度，严格的尺寸精度和性能均匀性；为减少汽车在行驶过程中的雷鸣效应，部分零件用钢板应有吸声减震效果钢材是汽车生产的主要原材料，一般占汽车生产所用材料的70％以上。采用薄规格超高强度汽车板减轻汽车自重，可有效降低燃料消耗、减少废气排放、改善安全性，是现代汽车板重点发展趋势之一，目前，发达国家高强度汽车板用量已达50%由于强度提高必然导致延伸性下降，使钢板的冲压性和成型性变差，，如图1所示为钢材厚度、强度和可吸收能量指数之间的关系200MPa700MPa汽车钢板技术努力的目标就是研制出既有高强度同时塑性又相对良好的钢板

目前，满足高强度和良好成型性的汽车板品种主要有两大类：1.超低碳高强度钢：HSLF钢，BHIF钢

2.是AHSS钢：DP、CP、TRIP钢、M钢

图2列出了不同汽车钢的力学性能范围TRIP效应原理当钢由奥氏体区域以一定的冷却速度冷却并通过Ms～Md点之间的温度范围时，施加一定的载荷，可促使过冷奥氏体向马氏体转变。随着相变的进行，同时可产生很大的塑性，使此种相变超塑性成为相变诱发塑性，简称TRIP现象。TRIP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

图3残余奥氏体的相变诱发塑性机制

影响TRIP钢性能的因素1.成分的影响2.显微组织对TRIP钢性能的影响3.热处理工艺及对性能的影响C元素的影响

C是奥氏体稳定化元素，在奥氏体中的碳含量决定了残余奥氏体的量和稳定程度。C浓度越高，增加了奥氏体的稳定性。碳在奥氏体中溶解度很大．而在铁素体中的溶解度却很小。它能减缓奥氏体中原子的扩散速度．延长奥氏体转变前的孕育期．从而增加奥氏体的稳定性，碳含量高，残余奥氏体数量增多。有利于TRIP效应产生。Si元素的作用1.Si分布在铁素体中，提高铁素体中碳的化学位，促使铁素体中的碳向奥氏体内部扩散，奥氏体中的碳浓度升高。2.Si是铁素体形成元素，临界区加热时Si倾向于分布在铁素体中，因而奥氏体晶粒边缘Si贫化。在贝氏体相变区等温时，这个边缘优先向铁素体转变，同时向奥氏体晶粒内部排碳，使奥氏体碳浓度增高，稳定性增强。3.Si在碳化物中不溶解，贝氏体区保温时碳化物沉淀被Si抑制，在残余奥氏体中可富集较多的碳，使奥氏体具有更多的残留或更高的稳定化倾向缺陷：但是Si加入过多，会使钢Ar3升高，奥氏体不稳定性增加，不利于残余奥氏体的获得。Mn元素的作用锰是奥氏体稳定化元素，它在临界区时会向奥氏体中扩散，使得Mn和C同时在奥氏体中富集，增加奥氏体在随后冷却过程中的稳定性，推迟珠光体的形成，延长马氏体转变孕育期，降低马氏体转变临界冷却速率。同时也促使Ms降至室温以下，形成一定体积含量的富碳的残余奥氏体。P元素的作用

P是与Si类似，是铁素体形成元素、显著增加C在铁素体中的活度系数,同时P又可抑制渗碳体的形成。而且，在低Si时，P的加入可以增加残余奥氏体的量，在钢中增加磷含量有利于提高材料的耐腐蚀性能。

缺陷：P含量过高，如P含量>0.25%时，会形成Fe3P磷化物。磷是容易在奥氏体晶界偏聚的元素。磷在奥氏体晶界的偏聚减弱了原奥氏体晶界上的原子间的结合力，是造成钢的脆性的主要原因。V的作用钒是强碳化物构成元素,它在钢中主要以微量固溶于铁素体或形成碳氮化钒第二相这两种形式存在。由于钒在钢中不同的存在形式,造成了试验用钢最终显微组织的变化,进而影响钢的性能。1.细化铁素体和残余奥氏体的作用，从而提高钢的强韧性。2.当V形成V(CN)，在连续冷却相变中，增加了贝氏体铁素体的形核点，扩大CCT曲线的贝氏体相变区。它们在变形中对位错具有钉扎作用，阻碍位错的运动，提高了试样的强度。3.当V微量固溶时，可以起到固溶强化的作用残余奥氏体表征奥氏体稳定化的主要参数是奥氏体向马氏体转变的开始温度Ms，Ms越低,奥氏体越稳定。提高残余奥氏体的稳定性有两种途径：第一，提高残余奥氏体中C、Si等元素的浓度。第二，改变残余奥氏体和第二相的形态。铁素体铁素体是在两相区处理时的先析出相。铁素体比贝氏体软，延性较好，容易吸收因残余奥氏体向马氏体转变引起的体积膨胀，因而对TRIP效应有较好的辅助作用。

TRIP钢的良好塑性应是残余奥氏体的应变诱发相变和铁素体基体相共同作用的结果。因而合适的铁素体量及大量的残余奥氏体是使钢获得良好塑性的前提条件。贝氏体高强度低合金TRIP钢中，铁素体和残留奥氏体主要对塑性有影响，而贝氏体主要对强度有影响。

TRIP钢室温残留奥氏体的获取主要是利用贝氏体的不完全转变现象，通过两相区的退火处理在贝氏体转变区等温使得过冷奥氏体转变成贝氏体，同时对奥氏体进行第二次增碳，使得奥氏体中碳含量升高，降低奥氏体的Ms温度直至室温下，使之在随后冷却至室温时保留

按生产工艺的不同，该类钢可分为热处理型冷轧TRIP钢板和热轧TRIP钢板。热处理型冷轧TRIP钢板是采用临界加热、贝氏体等温淬火的工艺生产TRIP钢的：而热轧TRIP钢板是通过热轧后控制冷却来得到TRIP钢。两种工艺生产的TRIP钢板的显微组织都是由铁素体、贝氏体和残余奥氏体三相组成。两种生产工艺路线见图4

图4TRIP钢生产工艺路线简图

(a)第一阶段：快速加热

(b)第二阶段：两相区退火（c）第三阶段：快速冷却

(d)第四阶段：贝氏体等温

(e)最后阶段：快速冷却到室温含钒含磷TRIP钢的研究目的与意义传统的TRIP钢属于高SiTRIP钢，可获得较好的力学性能。用P来取代Si并取得良好的力学性能。同时在TRIP钢中添加V元素，磷和硅均具有抑制渗碳体的析出的功能，而铌、钒等强碳化物形成元素具有细化铁素体和残余奥氏体的作用，从而提高结构钢的强塑性匹配。到目前为止，含钒含磷TRIP钢的研究还是很少，因此开展含钒含磷TRIP钢的组织和力学性能研究具有非常重要的应用价值和理论意义。本研究的目标通过P和V的复合添加得到抗拉性能>800MPa，同时具有较好的延伸性能TRIP钢。

实验方案

三种试验TRIP钢的化学成分不同，T1钢为不含钒钢，T2、T3钢为含钒钢，且碳含量高于T1，T1钢的磷含量最高，T3钢的磷含量最低

钢号CSiMnPSAlVNT10.1320.531.570.07850.00380.0010/0.0025T20.1820.531.620.05180.00430.00170.0900.0025T30.1890.511.600.02320.00430.00110.0950.0025

两相区（α+γ）退火贝矢体区等温淬火后的试样经过通过彩色金相分析对比不同钢的，不同热处理条件下的组织，通过网格法确定铁素体的量。

编号两相区（α+γ）退火贝矢体区等温淬火1760℃×1.5min400℃×3min460℃×3min23800℃×1.5min400℃×3min4460℃×3min5