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超细BCC-FCC双相钢的韧化
  • 发布时间:2019-10-27
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  • 超高强度钢的用途广泛,包括机械制造,车辆工程,建筑设施,海上平台等,并且它们的应用正在扩展到重要的基础工业和国防工业,例如装甲装甲车用钢。一些特殊区域,例如大型运输机的起落架和火箭发动机的机壳。

    在这些区域中,超高强度钢的位置不可替代。因此,超高强度钢是高性能钢材料发展的重要方向。

    但是,根据传统的研发工作,随着钢的强度水平大大提高,其可塑性和韧性将大大降低,其坚固的塑料产品将难以增加甚至下降。研究表明,合金钢(贝氏体或马氏体)的体心立方(BCC)结构,抗拉强度可达2300MPa,但坚固的塑料制品很难超过20GPa%;和合金(奥氏体)的面心立方(FCC)结构,可塑性高达90%,坚固的塑料产品甚至可以超过60GPa%,但抗拉强度一般不超过1000MPa。充分利用体心立方和面心立方两种结构钢的特性,并结合超细晶粒,基本上不会降低钢的可塑性和韧性,并且强度和疲劳寿命明显得到改善。通过这种方式,开发了由微纳贝氏体或马氏体板条和20%至35%的残余奥氏体组成的微纳尺度BCC-FCC双相钢,可同时满足超高强度和高强度对塑料制品的要求。

    超细BCC-FCC双相钢的强度主要取决于碳和合金元素的固溶强化,微纳贝氏体或马氏体板条的细晶粒强化以及高位错的强化作用。位错密度其可塑性主要取决于残余奥氏体的含量,形态和分布。奥氏体是面心立方结构。与体心立方结构相比,它在相同温度下具有更多的滑移系统,可以同时激活12个滑移系统,并且奥氏体错位滑移。纳米力相对较小,因此,奥氏体具有非常好的塑性变形能力,并且可以很好地协调奥氏体晶粒和其他相的变形。另外,残余奥氏体在双相钢中的特殊增韧作用还基于以下几个方面:

    首先,相变诱导可塑性(TRIP)效应

    在双相钢中,贝氏体或马氏体板条之间存在大量的薄膜状残留奥氏体。在较高的应力应变状态下,残余奥氏体可产生塑性马氏体。相变可有效减轻局部应力的集中,延缓裂纹的形成,防止裂纹的扩展,有效地提高组织的整体变形能力,从而延迟了颈缩的发生。

    第二,防止裂纹扩展(BMP)效果

    在应力作用下,马氏体或贝氏体束(或板条)之间的团聚或薄膜状残留奥氏体可能使裂纹分裂,沿曲折路径扩展或阻碍裂纹扩展。

    三,吸收位错(DARA)效应

    上海交通大学的研究发现,当钢中的残余奥氏体含量超过10%时,马氏体或贝氏体和残余奥氏体相处于相干或半相干界面,在变形阶段,马氏体中有些位错。贝氏体或贝氏体可以移动到相邻的残余奥氏体中,从而降低马氏体或贝氏体中的位错密度,并增加残余奥氏体中的位错密度。由此,可以极大地提高硬相马氏体或贝氏体与软相残留奥氏体的内聚变形能力。

    tags:BCC-FCC双相钢

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