新型工艺与传统工艺对先进高强度钢组织性能的影响 毕业论文定稿 精品.docx

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新型工艺与传统工艺对先进高强度钢组织性能的影响毕业论文定稿精品

CHANGCHUNINSTITUTEOFTECHNOLOGY

毕业设计（论文）

新型Q&P工艺与传统Q&T工艺对先进高强度钢组织性能的影响

NewQ&PtechnologyandtraditionalQ&Ttechnologyforadvancedhigh-strengthsteelsorganizationperformance.

学生姓名

所在院系

所学专业

所在班级

指导教师

教师职称

完成时间

：

彭伟

：

机电工程学院

：

材料成型及控制工程

：

材料0941班

：

贾坤宁

：

副教授

：

2013年5月30日

长春工程学院

摘要

本文研究了TRIP800钢经Q&P（Quenchingandpartitioning）工艺与Q&T（QuenchingandTempering）工艺处理，以相同的配分温度400℃，在不同的配分时间（30s、60s、120s、300s）对抗拉强度、断面伸长率、屈服强度、晶相组织的影响，得到以下结论：

（1）TRIP800钢Q&P工艺最佳工艺参数为：

在270℃的盐浴温度中保持1min，400℃的配分温度，较长的配分时间（30s~300s）有利于碳的扩散，保证了碳原子由马氏体向残余奥氏体的富集的能力，使得TRIP800钢取得良好的塑性；

（2）Q&P工艺处理的TRIP800钢板组织是马氏体加残留奥氏体，随着配分时间的增加，钢板中的残余奥氏体的含量逐渐增加，其塑性随之增加；

（3）在相同的配分时间下，以400℃的配分温度进行Q-P工艺处理的TRIP800钢比Q-T工艺处理的TRIP800钢具有更高的断面伸长率，即具有更好的塑性；

（4）随碳分配时间的增加，屈强比呈下降趋势，相对于Q-T工艺，Q&P工艺处理的TRIP800钢具有更低的屈强比，即Q&P工艺处理的TRIP800钢具有更优秀的塑性。

关键词

TRIP钢Q&P工艺Q&T工艺热处理配分时间

Abstract

ThispaperstudiestheTRIP800steelafterQ&P（Quenchingandpartitioning）processandQ&T（QuenchingandTempering）process,withthesamedistributionoftemperature400℃，inadifferentpartitiontime（30s,60s,120s,300s）impactsthetensilestrength,thecrosssectionelongationyieldstrength,crystallinephaseorganizational.Thefollowingsaretheconclusions:

（1）TRIP800steelinsaltbathtemperatureof270℃maintains1min.With400℃distributionoftemperature,andthelongertime（30s~300s）,thepartitionfavorsthediffusionofcarbonfromthecarbonatomstoensuretheretainedaustenitetomartensiteenrichmentofthebody'sabilitytoobtainsuchgoodductilityTRIP800steel;

（2）Q&PProcesstreatedsteelsheetisTRIP800residualaustenitemartensite,aswiththeincreaseoftime,theresidualaustenitesteelincreasedgradually,itsplasticityincreases;

（3）Atthesametimethepartitioninthepartition400℃temperaturetreatmentprocessofTRIP800QPQTprocesshasahigherelongation,whichhasabetterplasticitythansteelprocessingsectionTRIP800steel;

（4）Withcarbonallocationtimeincreases,theyieldratiodecreased.RelativetotheQTprocess,Q&PProcessofTRIP800steelhasaloweryieldratio,namelyQ&PProcessofTRIP800steelhasbetterductility.

Keywords:

TRIPsteel，Q&PProcess，Q&TTechnology，Heattreatment，Partitiontime。

目录

1绪论1

1.1本课题的来源及研究意义1

1.1.1本课题的来源1

1.2Q&P工艺的背景及发展现状2

1.2.1Q&P工艺的背景及研究意义2

1.2.2新型Q&P工艺的国内外发展现状2

1.2.3Q&P工艺特点4

1.2.4Q&P工艺的应用5

1.3TRIP钢的特点及研究状况6

1.3.1TRIP钢的研究现状6

1.3.2TRIP钢的特点6

1.3.3TRIP钢的组织性能及TRIP效应原理7

1.4传统Q&T工艺8

1.4.1淬火8

1.4.2回火11

1.5研究目的14

1.6研究内容15

2实验材料、方法及设备15

2.1实验材料15

2.1.1TRIP钢的化学成分15

2.1.2TRIP800钢的母材组织16

2.2实验方法16

2.2.1Q&P热处理工艺16

2.2.2Q&T热处理工艺17

2.2.3TRIP800钢母材力拉伸试验18

2.2.4显微组织分析19

3实验结果及分析20

3.1实验结果直观分析20

3.1.1配分时间对抗拉强度的影响22

3.1.2配分时间对断面伸长率的影响23

3.1.3配分时间对屈服强度的影响24

3.1.4配分时间对屈强比的影响25

3.2微观组织的观察与分析26

3.2.1Q&P热处理参数对组织的影响26

3.2.2Q&T热处理参数对组织的影响28

4结论29

致谢30

参考文献31

1绪论

1.1本课题的来源及研究意义

1.1.1本课题的来源

现如今汽车工业高速发展及人类自身环保意识的不断提高，对燃油效率和增强汽车安全性的能要求日益增强。

据统计，目前全世界拥有6.25亿辆汽车，预计在30年内，这一数字将会上升到10亿辆[1]。

为提高汽车安全性能，使得高强度汽车板的研究成为钢铁材料研究的热点。

低碳环保型汽车的重要标志是排放少、油耗低和利用率高等。

在降低油耗、减少排放的同时，汽车重量的减少已越来越得到汽车行业的重视，资料表明，车重减轻10％，可节省燃油3％-7％，图1-1给出了车重和油耗之间的关系[2]。

图1-1车重和油耗之间的关系

由图1-1可以看出在保证汽车安全性和舒适性的前提下尽量让车身轻量化是减少油耗的途径之一。

如今，镁、铝合金以及碳素纤维等轻量化材料越来越多的用于车身，这些材料本身具有一些目前无法克服的缺点，如焊接性能较差、冲压成形性能不好、原材料成本和技术成本较高等因素，由于这些缺点的存在使目前乃至今后较时间内铝、镁合金等材料不能完全替代钢板在汽车中的应用。

为加强竞争力，满足环保要求、提高汽车的功能，降低汽车制造成本，价格降低，就必然会导致先进高强度钢的应用和开发[3-5]。

在对先进高强度钢的不断开发中，我们探索出了一种新型的热处理工艺——Q&P工艺。

与淬火—回火的传统工艺不同Q&P新型工艺为稳定的残余奥氏体，应用钢中的Si、Al（甚至P）元素，以阻碍渗碳体的析出，将碳自马氏体分配到奥氏体中，奥氏体因富碳，在再次冷却时不易转变为马氏体，为高强度钢兼具韧性提供了新的有效工艺。

1.2Q&P工艺的背景及发展现状

1.2.1Q&P工艺的背景及研究意义

Q&P工艺过程从形成奥氏体化到马氏体化开始温度以下时，通过热处理来使奥氏体富碳，稳定至室温后不会转变为珠光体，目前正在研究含硅钢，随着对含硅球墨铸铁这些材料的实验研究也表明可能获得独特的微观结构性能组织。

大量富含碳的钢中的残余奥氏体通常是在低温下转化，导致含有“无碳化物贝氏体”，包括贝氏体、铁素体与残余奥氏体的微观结构。

如Si或Al等合金添加剂是抑制渗碳体析出，通常伴随着贝氏体的形成。

最近，另一种处理方法，“淬火和分配”（或Q&P），已开发出含奥氏体钢，这是对马氏体与碳分配之间的一个新的认识。

Q&P工艺因获得马氏体和残余奥氏体混合组织而使钢具有较高的强韧性。

事实上，传统的淬火-回火钢，并没有充分利用好马氏体组织和奥氏体组织的优良性能，这是因为淬火产生的马氏体和残余奥氏体在回火过程中都会发生分解，结果因析出渗碳体而转变成一般的珠光体组织。

新的Q&P工艺使淬火钢中保持马氏体基体以提高强度，同时保留适量的残余奥氏体以保证足够的塑性和韧性。

已有的工作表明，这种热处理新工艺为先进高强度钢，如双相（DP）钢、应变诱发塑性（TRIP）钢等，向更加优良的强韧性结合方向的发展开辟了一个新的途径。

1.2.2新型Q&P工艺的国内外发展现状

1.2.2.1国外的研究现状

钢的淬火-分配（Q&P）热处理工艺是2003年由Speer[6]提出的一种钢的热处理新工艺。

针对碳的分配，热力学原理的研究，已经相当深入。

碳之间分配马氏体和残余奥氏体的淬火钢中通常被忽略，因为温度通常太低大量淬火后的碳发生扩散，并且因为不同的原理，消除的马氏体中的碳过饱和。

在回火过程中碳化物析出。

因此，尽管保留富含碳的奥氏体已确定存在一些马氏体钢，碳分区之间的热力对马氏体和残余奥氏体已经几乎没有影响。

最近，已研究出的方法，来解决二氧化碳为淬火马氏体转变为奥氏体，分区条件下的反应，如贝氏体，渗碳体或过渡碳化物析出。

该模型预测的“端点”的分区是当马氏体（即铁素体）与奥氏体保持亚稳平衡。

在奥氏体和铁素体之间的亚稳平衡并不是一个新的观点，置换元素在分区的条件下可以是完整的或不存在的，分别在亚临界温度均衡和准平衡概念被很好地理解。

然而，我们必须承认，平衡或准平衡下发生的转换必然涉及到界面的迁移，因此需要的铁和置换原子的短距离运动，即使在远程替代的扩散中被排除在准平衡的情况下，马氏体或奥氏体界面的位置也会被有效地限制，因为我们认为碳分区之间马氏体和残余奥氏体在相对低的温度下，那么即使短程扩散运动的铁和置换被排除，而这不可能是Fe-C系统（或准平衡多元合金系统中）中的铁素体或奥氏体的混合物，以达到平衡。

亚稳α/γ平衡在一个静止的或受约束的接口的情况下，因此，被称为“约束亚平衡”或CPE。

准平衡和CPE的生成从根本上相比，碳和其他铁在固定性的置换。

因此，这两个条件是密切相关的，尽管这两个观点不被认同，但仍然是讨论的主要内容。

碳化物的形成是一个基本要素约束准平衡模型，因为铁素体和奥氏体的亚