高冲击韧性、超高强度TRIP型马氏体钢板!

  为使轿车低能耗和高强度化,目前抗拉强度大于1.0GPa的超高强度钢板的开发工作十分活跃,并正在推进利用残余奥氏体(γR)相变诱发塑性的超高强度TRIP钢板在车体的应用。此前已经开发出的新一代超高强度钢板有,在γ区退火后在马氏体开始转变温度(Ms)以上或Ms和Mf(马氏体转变结束温度)之间进行等温转变处理,母相为贝茵铁素体或贝茵铁素体和马氏体的混合组织的C-Si-Mn系超高强度低合金TRIP型贝茵铁素体钢板(TBF钢:TRIP-aided Bainitic Ferrite Steel)、含Mn量较高的改善韧性的3~5%Mn-TRIP钢板、急冷到Ms以下后,在Ms以上进行等温转变处理的Q&P钢板(Quench and Partitioning steel:淬火-配分钢)和Q&P钢板热处理后进行回火的Q-P-T钢板(Quench-Partitioning-Tempering steel)。这些钢板具有高强度和优良的成形性,将会作为第三代超高强度汽车钢板得到广泛应用。

  最近,开发出1.5GPa级高强度TRIP型马氏体钢板(TRIP-aided Martensitic Steel:TM钢),钢板的拉伸凸缘性等于或好于TBF钢板。TM钢的成分是0.2%C-1.5%Si-1.5%Mn-0.05Nb。将TM钢板在γ区退火后,进行20~250℃×1000s的等温转变处理(Isothermal Transformation process:IT处理)。钢板的组织是弥散分布的粗大板条马氏体和体积分量为10~20%的微细板条马氏体+亚稳定γR混合相(MA-like phase:似MA相)。

  TM钢利用了γR的相变诱发塑性和弥散分布的似MA相,提高了强度-延性的综合性能,并且可以预知TM钢的冲击韧性也会提高。本文为开发高冲击韧性、超高强度TRIP型马氏体钢板,对0.2%C-1.5%Si-1.5%Mn-0.05Nb系TM钢的冲击韧性进行了研究,并将所得结果与传统的淬火回火钢(SCM420)的冲击韧性和影响冲击韧性的组织因子进行比较。

  为开发高冲击韧性、超高强度低合金TRIP钢板,对0.18%C-1.48%Si-1.49%Mn-1.0Cr-0.2Mo-0.05Nb的TRIP型马氏体钢板的微细组织、冲击韧性进行了研究,得出以下结论。

  (1)TM钢的微细组织是碳化物很少的板条马氏体和弥散分布的微细马氏体+亚稳定残余奥氏体(γR)混合相组成的复相组织。TM钢中残存着3.7%(体积)的γR。TM钢中的碳化物量为0.9%(体积),少于SCM420钢的碳化物量。

  (2)TM钢的屈服应力为1258MPa,抗拉强度为1476MPa,上平台夏比冲击功为121J/cm2。SCM420钢的上平台夏比冲击功为57~65 J/cm2。TM钢的上平台夏比冲击功是SCM420钢的2倍。TM钢的韧-脆转变温度为-130℃,大大低于SCM420钢和TBF钢的韧-脆转变温度。TM钢的强度-冲击的综合性能是所有钢种中最好的。

  (3)TM钢具有高夏比冲击功的原因是,碳化物少的母相组织和微细弥散分布的似MA相中的γR的TRIP效果,使冲击时裂纹源空洞的产生、长大和连接受到抑制。TM钢具有低的韧-脆转变温度的原因是,含有亚稳定γR的似MA相微细弥散分布和钢中碳化物含量的减少,抑制了解理裂纹的产生和扩展,以及解理断面变小。