減輕汽車質量并提高乘用安全性是未來汽車發展的方向,這要求新一代汽車用鋼具有高強度和高塑性的特點,然而強度水平的提高往往伴隨著塑性的降低。董瀚教授等通過在兩相區退火方法對中錳鋼進行組織調控,得到馬氏體或超細晶鐵素體的基體和大量亞穩奧氏體共存的復合組織,利用亞穩奧氏體相的TRIP效應顯著提高鋼的塑性,獲得高強度、高塑性、高強塑積的力學性能。
錳的配分和偏聚是逆相變中錳鋼形成大量亞穩奧氏體的重要因素,而碳作為間隙強化元素,對于鋼強度水平的控制以及亞穩奧氏體穩定性的控制至關重要。本文以冷軋中錳鋼為對象,研究碳含量對微觀組織和力學性能的影響規律,為新一代汽車用冷軋薄板鋼的研究提供理論依據。
實驗鋼通過50kg真空感應爐冶煉,化學成分為(質量分數,%)5Mn,0.008P,0.002S,0.003N,在此基礎上分別加入0.10%、0.14%、0.20%、0.40%的碳。鋼錠先改鍛成30mm厚的板坯,然后熱軋成厚度為3mm的板材,經650℃退火處理后冷軋到1.5mm厚。平行于軋制方向取拉伸試樣毛坯,在馬弗爐內進行650℃不同時間的退火處理,出爐空冷至室溫。
冷軋中錳鋼在650℃退火過程中發生了回復或再結晶和奧氏體逆轉變現象,可以獲得20%~25%的亞穩奧氏體以及1μm左右的超細晶粒組織。冷軋中錳鋼碳含量越高,越容易在雙相區退火獲得大量、穩定的奧氏體,且奧氏體越穩定,加工硬化率越小。TRIP效應和超細的晶粒尺寸是冷軋中錳鋼高強高塑的主要原因。可以從控制碳含量的角度來控制奧氏體的量以及其穩定性來獲得高強高塑性能。