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1、新型鋁系TRIP鋼的組織和性能分析陳宇武鋼技術中心，武漢，430080摘要:通過以鋁部分代硅，對比分析了0.10%C-0.5%Si-1.0%Al鋼和0.16%C-0.5%Si-1.0%Al鋼的組織結構和拉伸性能特性。金相觀察結果顯示，兩種材料的金相組織存在明顯差異，與具有明顯網(wǎng)狀鐵素體+數(shù)量較多的貝氏體的0.1%C鋼比，0.16%C鋼的金相組織為鐵素體+馬氏體，鐵素體呈均勻等軸分布，馬氏體數(shù)量適中，對應的抗拉強度也達到了700MPa，屈服強度只有335MPa，相應的屈強比只有0.48；同時，0.16%C鋼獲得體積分數(shù)為2.9%的殘
2、余奧氏體，因此，隨著抗拉強度由635MPa增加到700MPa時，材料的延伸率不僅沒有降低，反而由23%小幅增加到25%。關鍵詞：熱軋TRIP鋼，鋁代硅，碳，屈強比1、前言與傳統(tǒng)低合金高強度鋼相比，相變誘導塑性（TransformationInduced[1-5]Plasticity）TRIP鋼具有更好的強度和塑性等綜合性能，而且無需添加鈮鈦等微合金化元素就可以獲得600-800MPa的強度和20-30%的延伸率指標。通常，TRIP鋼含有體積分數(shù)為5-10%的殘余奧氏體，在材料成型過程中，殘余奧氏體發(fā)生馬氏體相變，吸收外界能量，緩解
3、裂紋尖端應力、減緩裂紋擴展，從而提高材料的塑性，可用于強度要求較高的汽車安全部件的沖壓成型制造，提高汽車的安全性能，減輕汽車的重量?，F(xiàn)行TRIP鋼中大多添加1.5%左右的硅來穩(wěn)定殘余奧氏體，但這種相對高的硅含量容易在材料表面形成嚴重氧化硅，損害材料的表面質量，不利于材料的沖壓成型，也不利于材料的鍍鋅等保護處理。鋁元素與硅元素的物理性質相近，都能起到凈化鐵素體、穩(wěn)定殘余奧氏體的作用，因此，本研究根據(jù)“以鋁代硅”原理，在材料中添加了1.0%左右的鋁含量，以部分代替硅元素，同時保留0.5%的硅含量，并選用了0.1%C和1.5%C兩種碳含
4、量，以便優(yōu)化材料的組織和性能?！耙凿X代硅”理論和實踐，得益于現(xiàn)代冶煉技術的進步，因為，含鋁高的鋼水粘度高，流動性差，連鑄生產過程中容易堵塞水口。2、試驗條件材料的實物化學成分如表1所示。表中設計了A、B兩種材料的化學成分，A、B鋼的碳含量分別為0.10%和0.15%；其鋁含量均設定為1.0%，擬代替等量的硅含量，同時，鋼中繼續(xù)保留0.5%的硅含量，使鋁硅總量仍保持在1.5%的水平。150表1材料的實物化學成分（wt%）序號CSiMnAlsPSCuA0.0980.541.500.990.0060.00410.006B0.1570.5
5、31.541.050.0090.00450.009材料在50kg真空冶煉爐中進行熔煉，加熱溫度和處理時間為1700℃×30分鐘，在真空澆鑄成直徑為200～260mm鋼錠后，在800mm的兩輥可逆軋機上開坯軋制成30mm厚的鋼板，隨后在450mm的軋機上軋成4mm厚的熱軋薄板，其中，最大軋制力為180噸，終軋溫度為880℃，冷卻方式為水冷+空冷。材料的拉伸性能試驗在60噸拉伸試驗機上完成，材料的拉伸試樣平行步寬度為20mm，標距為50mm，材料的殘余奧氏體百分數(shù)在RigakuD/Max-2500PC型X射線衍射儀上測量，采用Mo靶輻
6、射。3、試驗結果3.1金相組織和殘余奧氏體金相觀察結果顯示，材料A的金相組織為貝氏體+網(wǎng)狀鐵素體，材料B的組織為鐵素體+島狀馬氏體，組織中均沒有發(fā)現(xiàn)珠光體組織，這一結果與組織設計相符合，因為珠光體的滲碳體消耗大量的碳原子，降低殘余奧氏體的穩(wěn)定性。終軋后采用較快的冷卻速度，可避免珠光體形成，因此，材料軋制后要求較快的冷卻速度。另外，材料A的鐵素體晶粒度為12級，B的晶粒度為12.5級，兩種晶粒尺寸基本相當，這種細小的晶粒尺寸有利于提高材料的強度和韌性。不同放大倍率下的金相組織觀察結果如圖1（a）～（d）所示。材料中的殘余奧氏體在金相
7、顯微鏡下無法分辨，可通過X射線衍射儀測試。ab40μm40μm151cd10μm10μm圖1材料A、B的金相組織（a）、（c）:材料A；（b）、（d）：材料B采用X射線衍射對殘余奧氏體的數(shù)量進行了測試，定量計算如公式（1）所[6]示，式中，Vc表示碳化物體積分數(shù)，G表示積分因子，Iα為(200)α和(211)α的積分強度，Iγ為(200)γ、(220)γ和(311)γ的積分強度。Vγ(%)=(1-Vc)/(1+G·Iα/Iγ)（1）分析結果顯示，材料的A的殘余奧氏體的體積百分數(shù)僅為0.6%，材料B的數(shù)量為2.9%，材料B的殘余奧氏
8、體數(shù)量明顯高于材料A。3.2化學成分顯微偏聚利用電子探針對材料B的碳、硅、鋁等元素進行了顯微成分面分析，其測試結果如圖2所示。圖2中的4張圖片SE、CKa、AlKa、SiKa從左到右依次為材料B的二次電子像、碳、鋁、硅元素聚集程度，其中，從圖2-C
