合金元素对Fe-Mn-C系TWIP钢力学行为的影响

doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.09.006

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采用热力学计算、静态拉伸、XRD、OM与SEM等方法分析了 Fe-Mn-C系TWIP钢中合金元素对基体力学行为的影响。结果表明:TWIP钢中Mn含量增加时,基体的屈服强度和抗拉强度均减小,总伸长率增大;C含量增加时,其屈服强度和抗拉强度先增大后减小,在0.6%(质量分数,下同)时存在最大值;当Mn含量为20%时,TWIP钢总伸长率随C含量增加而增大,而Mn含量为22%时则相反。TWIP钢的强塑积随Mn含量的增加而增大,其在C含量为0.4%试样中的体现尤为明显。对于Mn含量为20%的TWIP钢,其强塑积随C含量增加而增大;而对于Mn含量为22%的TWIP钢,其强塑积随C含量增加而减小。

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	王玉昌
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关键词 ： TWIP钢, 合金元素, 力学行为, 层错能

Abstract：

The effect of alloying elements on mechanical behavior of Fe-Mn-C TWIP steels was investigated by thermodynamic calculation, static tensile test, XRD, OM and SEM. Results indicate that with manganese content increasing, the yield strength and tensile strength of TWIP steels decrease, while the total elongation varies oppositely. As carbon content increases, the yield strength and tensile strength increase initially and then decline with the maximum located near 0.6%(mass fraction) carbon. When Mn is at 20%, the elongation of TWIP steel increases with carbon content increasing, but exhibits reversed trend in the steels with 22% manganese. The product of tensile strength and elongation increases with manganese content increasing, and it is more obvious in the TWIP steels with 0.4% carbon. As the manganese content is equal to 20%, the product of tensile strength and elongation increases with carbon content increasing. However, for the specimens alloyed with 22% manganese, the product of tensile strength and elongation decreases with carbon content increasing.

Key words： TWIP steel alloying element mechanical behavior stacking fault energy

收稿日期: 2014-12-08 出版日期: 2015-09-26

基金资助:钢铁冶金新技术国家重点实验室基金项目(41603013)

通讯作者: 兰鹏 E-mail: lanpeng@ustb.edu.cn

作者简介: 兰鹏(1985—),男,博士,主要研究方向为先进汽车钢组织和性能控制,联系地址:北京市海淀区学院路30号北京科技大学冶金楼417-1(100083),E-mail:lanpeng@ustb.edu.cn

引用本文:

王玉昌, 兰鹏, 李杨, 张家泉. 合金元素对Fe-Mn-C系TWIP钢力学行为的影响[J]. 材料工程, 2015, 43(9): 30-38.
Yu-chang WANG, Peng LAN, Yang LI, Jia-quan ZHANG. Effect of Alloying Elements on Mechanical Behavior of Fe-Mn-C TWIP Steel. Journal of Materials Engineering, 2015, 43(9): 30-38.

链接本文:

http://jme.biam.ac.cn/CN/10.11868/j.issn.1001-4381.2015.09.006 或 http://jme.biam.ac.cn/CN/Y2015/V43/I9/30

Table 1 Fe-Mn-C系TWIP钢化学成分(质量分数/%)

Fig.1 Fe-Mn-C系的三元相图
(a)1200℃；(b)600℃

Fig.2 Fe-Mn-C系奥氏体钢25℃时的堆垛层错能

Table 2 Fe-Mn-C系TWIP钢的堆垛层错能

Fig.3 Fe-Mn-C系TWIP钢工程应力-应变曲线
(a)3^#；(b)5^#

Table 3 室温下TWIP钢试样在0.001s^-1时的拉伸实验结果

Fig.4 TWIP钢拉伸前后的X射线衍射结果
(a)拉伸前；(b)拉伸后

Fig.5 TWIP钢试样的晶粒形貌
(a)1^#;(b)2^#;(c)3^#;(d)4^#

Fig.6 TWIP钢屈服强度随合金元素含量的变化
(a)Mn;(b)C

Fig.7 TWIP钢抗拉强度随合金元素含量的变化
(a)Mn;(b)C

Fig.8 TWIP钢伸长率随合金元素含量的变化
(a)Mn;(b)C

Fig.9 TWIP钢试样的晶粒形貌
(a)3^#;(b)6^#

Fig.10 TWIP钢屈强比随合金元素含量的变化
(a)Mn;(b)C

Fig.11 TWIP钢强塑积随合金元素含量的变化
(a)Mn;(b)C

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