1前言
在汽车行业,提高燃油效率和减少废气排放等成为近年来的重要课题,需要开发兼备高强度和高延展性的汽车钢板,但由于高强度和高延展性的关系相互制约而难以实现。然而,无论哪种高强钢,抗拉强度均为1000MPa左右,高强度如1500MPa级钢种则没有超过30000MPa·%的材料。因此,在本研究中,通过优化2%Si-5%Mn超细α(铁素体) γ(奥氏体)钢的C添加量和热处理温度,得到稳定性高的大γ体积分数(Vγ),尝试以抗拉强度1500MPa级来实现30000MPa·%级的高强钢,并用同步辐射分析明确了其力学性能的形成机制。
2试验方法
通过真空熔解、热锻制成C含量分别为0.075wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.3wt%的2%Si-5%Mn钢,经中温轧制,制备出超细α γ组织。这些试样分别在675℃、700℃、725℃保温1h,进行两相区退火,作为试验材料。通过圆钢拉伸试验调查了强度和延展性,用SEM-EBSD实施组织观察。另外准备薄板试验片,采用“SPring-8”的高亮度X线,实施拉伸变形中的原位XRD。通过各峰值的积分强度比求出拉伸试验(CHS=0.245mm/ min)中的Vγ。
3结果与讨论
图1所示分别为675℃、700℃、725℃退火的试验材料(0.15%C-5%Mn的α γ钢)的名义应力-名义应变曲线(实线)和拉伸试验中γ的体积分数(虚线)。675℃退火材料的抗拉强度为1000MPa级,在最高负荷点残存γ,而700℃退火材料在最高负荷点γ全部转变为马氏体,因此抗拉强度大幅提高,达到1500MPa,延伸率为30%。为了明确为何形成如此优异的强度和延展性,对支配因素进行了调查。图2和图3分别为γ体积分数和抗拉强度的关系、γ体积分数和γ中的固溶碳浓度积(Vγ×Cγ)与均匀延展性的关系,可以看出存在着相关性。700℃退火材料0.15C与675℃退火材料相比,初始γ体积分数大幅提
高,对应延伸率25%具有适当的稳定性(Vγ×Cγ),因此体现出超高强度和高延展性。综上,相对于其他5%Mn钢的抗拉强度1000MPa级,700℃退火材料0.15C抗拉强度为1500MPa级,并显示出了高延展性。 (孟群)