【摘 要】伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，對于鋼材的需求量正在逐年上升。本文主要研究了不同冷軋壓下量對TW IP鋼組織和性能的若干影響。通過綜合對比，分析和總結(jié)得出實驗性研究結(jié)果，當(dāng)冷軋壓下量為65.0% 經(jīng)1000℃退火后，變形時孿晶誘導(dǎo)塑性鋼板的拉伸強度就達(dá)到了650MPa，當(dāng)然，屈服強度也升高到了260MPa，其他各方面性能也在不同程度上有所提高，力學(xué)性能表現(xiàn)良好。要想使鋼板具有較好的力學(xué)表現(xiàn)，就要使得鋼板在拉伸變形過程當(dāng)中能夠出現(xiàn)大量的形變孿晶，發(fā)生了TWIP效應(yīng)—孿晶誘發(fā)塑性效應(yīng)。

【關(guān)鍵詞】冷軋壓下量；退火溫度；TW IP效應(yīng)；孿晶

目前，全球正在應(yīng)對能源危機帶來的各種社會問題。石油資源的逐年減少，國際油價的波動給汽車制作業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。減低汽車的能源消耗的研究是一個需要迫切解決的問題，其中一個主要的研究方向是采用高強度，甚至是超高強度的鋼板。汽車制造業(yè)要求生產(chǎn)出更加輕量型的安全又低能耗的汽車，無論是國內(nèi)自主品牌的開發(fā)，還是很多國際大品牌，都在努力地促進(jìn)汽車工業(yè)對鋼鐵工業(yè)的需求。在現(xiàn)階段的生產(chǎn)狀況下，我國汽車用鋼嚴(yán)重不足，消費需求量大，增加更多的鋼鐵制造產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)工廠勢在必行，國際間相互合作，從品牌到品質(zhì)的提高，給汽車用鋼提供更加優(yōu)質(zhì)的技術(shù)支持。如今，人類對于變形時孿晶誘導(dǎo)塑性鋼板的研究工作仍處于初級階段，很多新的技術(shù)和方案還在研究探討過程當(dāng)中，想要更加深入的研究變形時孿晶誘導(dǎo)塑性鋼板，對其組織變化規(guī)律和力學(xué)性能的有更多的了解。本文對不同冷軋壓下量的TW IP鋼組織和性能進(jìn)行了實驗，初步探討了TW IP鋼高強度高塑性的加工工藝，為開發(fā)綜合性能良好的高強度，高塑性鋼提供參考。

1.冷軋技術(shù)和TW IP鋼性能

冷軋技術(shù)其實指處于常溫時由熱軋板加工而成，其實質(zhì)是熱軋經(jīng)過連續(xù)的冷變型而成的冷軋。在19世紀(jì)中期，德國就出現(xiàn)了冷軋鋼技術(shù)，隨后，美國人發(fā)明了25mm的冷軋機。隨著技術(shù)的不斷更新，冷軋鋼的寬度也在不斷地增大。我國的冷軋寬帶鋼技術(shù)大概是在1960年開始的，在三十年的發(fā)展過程中，我國的冷軋鋼生產(chǎn)能力提高了20倍，即使如此，仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上我過經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度，不斷的改進(jìn)技術(shù)，提高生產(chǎn)質(zhì)量是目前最急需解決的問題。

TW IP鋼在變形時孿晶誘導(dǎo)塑性或通過應(yīng)變誘導(dǎo)殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體鋼經(jīng)軋制并退火、水淬處理后基體組織為奧氏體，并伴有大量退火孿晶。孿生其實是塑性變形的另一種機制，這個過程中孿晶出現(xiàn)的頻率和尺寸隨著晶體結(jié)構(gòu)和層錯能大小的變化而變化。當(dāng)晶體因為切應(yīng)力的作用而發(fā)生孿生變形時，其中的一部分就會沿一定的孿生面和孿生方向相對于另一部分作均勻的切變，但是其點陣類型不發(fā)生變化，同時它使晶體取向發(fā)生變更，變?yōu)榕c未切變區(qū)晶體成鏡面對稱的取向。雖然變形部分的晶體位向發(fā)生了改變，可是原來處于不利取向的滑移系轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌挠欣∠?，可以進(jìn)一步激發(fā)滑移。如此，孿生與滑移在交替進(jìn)行時，使TWIP鋼的塑性非常優(yōu)異。在軋制過程中，孿晶會隨著形變的增加發(fā)生轉(zhuǎn)動，在4個孿生面都會出現(xiàn)堆垛層錯和孿晶，導(dǎo)致孿晶間的相互制約。即使應(yīng)變量增加，孿晶也不能發(fā)生轉(zhuǎn)動，就會沿軋制面排列。TW IP鋼優(yōu)異的力學(xué)性能在于，孿生誘導(dǎo)塑性在形變中的作用與傳統(tǒng)的概念完全不同。因此在TW IP鋼成分設(shè)計上，要求其在形變過程中誘發(fā)孿晶，抑制馬氏體相變，從而產(chǎn)生TW IP效應(yīng)。

2.實驗結(jié)果與討論

2.1力學(xué)性能測試

退火溫度的不同直接影響鋼板的各項性能，例如鋼塑性與退火溫度的則呈正相關(guān)，當(dāng)退火溫度為900℃時，鋼塑性為65%，退火溫度為1100℃時鋼塑性高達(dá)85%，提高了20%，由此可知，若想提高鋼塑性，提高退火溫度是方法之一。鋼的硬度與退火溫度呈負(fù)相關(guān)，退火溫度小于1000℃時，硬度會發(fā)生極大變化，退火溫度大于1000℃時，硬度變化量極小，那么1000℃以上時鋼會進(jìn)行結(jié)晶。而強度與退火溫度成負(fù)相關(guān)，屈服強度和拉伸強度的下降主要是由于退火溫度的不斷升高導(dǎo)致，有實驗數(shù)據(jù)表明，屈服強度下降了115MPa，而拉伸強度下降了120MPa。由此可見，退火溫度的不同直接影響著鋼板的各項性能指標(biāo)。

鋼板的強度隨工藝的不同有明顯的變化趨勢，隨退火溫度的升高強度明顯下降，其中抗拉強度由最高的840MPa降至640MPa，降低了200MPa，屈服強度由575MPa降到了255MPa，降幅達(dá)300MPa?？梢娡嘶饻囟葘姸染哂兄匾挠绊?。鋼塑性的變化也與退火溫度有直接的關(guān)系，隨著退火溫度的不斷升高，剛塑性也在不斷地提高，當(dāng)退火溫度提高到1000℃時，剛塑性能夠達(dá)到80%左右，鋼塑性最好的時候達(dá)到了84%?？梢娞岣咄嘶饻囟瓤擅黠@提高鋼的塑性。隨著退火溫度升高硬度明顯下降。退火溫度低于900℃時，硬度變化曲線較陡，硬度變化較大。

綜上所述，不同的冷軋壓下量，變形時孿晶誘導(dǎo)塑性鋼板的各項性能變現(xiàn)均不一樣，其中冷軋壓下量為65.0%的變形時孿晶誘導(dǎo)塑性鋼板的鋼性能達(dá)到了最優(yōu)效果。

2.2光學(xué)組織觀察及分析

鋼板經(jīng)過不同冷軋壓下和不同溫度退火變性的試驗后，在顯微鏡下觀察可發(fā)現(xiàn)，退火后，鋼板的性能更好，其組織邊界有明顯的退后孿晶出現(xiàn)，與此同時，還發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律，在同一冷軋變形量下組織晶粒隨退火溫度的升高而增大，有數(shù)據(jù)表明，由800℃時二等2-3μm增大到1000℃時的20-40μm，1000℃退火后基體中全部都是大塊的退火孿晶。對于不同冷軋變形量的鋼板在相同退火溫度下比較，變形量大的退火后的晶粒要大。孿生變形現(xiàn)象只是使一部分的晶體發(fā)生了變化，變形部分和為變形部分其實是對稱的，而且呈現(xiàn)出鏡面對稱的特點。

2.3 X射線衍射分析和透射電子顯微鏡組織觀察

為了進(jìn)一步分析鋼板變形前后的微觀組織，我們進(jìn)行了X射線衍射分析實驗以及透射電子顯微鏡微觀組織觀察實驗，經(jīng)X射線衍射分析，鋼板800℃退火后為體心立方和面心立方的兩種結(jié)構(gòu)組成。投射電鏡微觀組織觀察為多邊形鐵素體和位于鐵素體晶界長大的奧氏體，并且在奧氏體晶粒中有少量的層錯和孿晶存在。孿生變形現(xiàn)象改變了晶體的位相，使晶粒轉(zhuǎn)動到有利的位置。

2.4討論

結(jié)晶溫度的變化主要原因是由于其驅(qū)動力的改變，而在再結(jié)晶的過程中起驅(qū)動力的增大是會直接影響結(jié)晶溫度降低，其驅(qū)動力增大的原因是金屬畸變導(dǎo)致的，再結(jié)晶的過程中隨著變形程度的增加晶體的畸變度也會大大增加，所以可以得出增大變形量能直接降低再結(jié)晶退火的溫度，而歲便形量增大可以造成鋼板在退火之后晶體的直接增大，因此要想降低TW IP鋼的退火溫度，就必須增強變形量。

3.結(jié)論

目前，TW IP鋼研究主要集中在制造工藝、力學(xué)性能、成分設(shè)計、以及變形機制與模型等領(lǐng)域。特別是隨著薄帶連鑄流程的日益成熟化，快速凝固技術(shù)對TW IP鋼的研究提供了更便利的條件。當(dāng)冷軋壓下量為65.0 % 經(jīng)1000℃退火后，變形時孿晶誘導(dǎo)塑性鋼板的拉伸強度就達(dá)到了650MPa，當(dāng)然，屈服強度也升高到了260MPa，其他各方面性能也在不同程度上有所提高，力學(xué)表現(xiàn)相當(dāng)不錯。在隨后的拉伸變形過程中產(chǎn)生大量的形變孿晶，發(fā)生了TW IP效應(yīng)—孿晶誘發(fā)塑性效應(yīng)，使鋼板具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡德林，張帆.三元合金相圖[J].西安：西安工業(yè)大學(xué)出版社，2006.12（11）：36-37.

[2]王書晗，劉振宇，王國棟，等.熱處理工藝對TW IP鋼組織性能的影響[J].東北大學(xué)學(xué)報，2008.29（9）：1283-1286.

[3]李大趙，衛(wèi)英慧，劉春月，等.汽車用TW IP鋼的基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀[J].鋼鐵研究學(xué)報，2009.21（2）：1-5.