高强TRIP钢中合金元素的分布规律

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TRIP钢概述

第一阶段:快速加热；第二阶段:临界退火；第三阶段:快速冷却；第四阶段:贝氏体等温；第五阶段:最后冷却
Trip钢机理
热轧TRIP钢的生产工艺成分：8％C—I.37％Si一1.35Mn0.026％S，0.020％P
一种双道次压缩工艺示意图
引自：李壮热扎TRIP钢的研究【博士论文】东北大学
Trip钢机理
Trip钢概述
2014年3月
Trip概述
定义 TRIP (Transformation Induced Plasticity相变诱发塑性)钢,又叫变塑钢,是近几年为满足汽车工业对高强度、高塑性新型钢板的需求而开发的. TRIP钢板最先是由V.F.Zackay发现并命名的，他利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性并改善了钢板的成形性能.
Trip钢机理
TRIP钢中的合金元素 Mn元素的作用 Mn元素有较强的稳定奥氏体的作用，1%的Mn元素可降低Ms点约 30℃左右。在TRIP钢中加入Mn元素，有利于在最终显微组织中保留较多的残余奥氏体 Nb元素的作用可有效控制TRIP钢的奥氏体化、再结晶、晶粒长大以及元素迁移，还可控制热轧、临界区退火、冷却、贝氏体形成温度范围内的等温和应变过程中的各种相变，影响奥氏体向铁素体和贝氏体中的转变及残余奥氏体的体积分数和稳定性。
含碳量高，残余奥氏体数量增多，有利于TRIP效应产生，然而焊接性能恶化，轧制过程中产生晶体缺陷的几率增大，并且固溶强化作用增强导致强度增加而塑性降低。含碳量低，产生的影响恰好相反。因此，选取的含碳量一般为0.1%～0.2%。 2.低合金化 Si和Mn加入过多，降低钢的塑性和韧性，并且引起焊接性能恶化。因此，TRIP钢的含硅量和含锰量均控制在1%～2%的范围内。

TRIP钢种元素影响

当前，要求汽车工业既要提高汽车的安全性，又要减少汽车的油耗。

低油耗的汽车可以节约能源，降低C氏,NO二的排放量，从而减少对环境的污染，减轻汽车自重是降低油耗最简单而有效的方法。

应用高强度钢材可达到既提高汽车安全性，又可减轻汽车自重的目的。

目前，大多数汽车车身构件在制作过程中必须进行深冲、拉延、凸缘及翻边等成型加工，这就要求作为汽车车身构件的钢板同时具有高强度和高延性.具有相变诱发塑性(TransformationInduced Plasticity)效应的TRIP钢板应可以满足上述要求.1967年，V. F. Zackay 等利用形变诱发马氏体相变和马氏体相变诱发塑性的原理开发出TRIP钢，其标准成分(质量分数)为9%Cr-8%Ni-4%Mo-20oMn-2%Si-0.30oC。

当此钢的R,a. z =1 590 MPa时，K}}B 575 N/mm'}z，室温下K,cx3 185 N/mm'}au}。

尽管此时的TRIP钢具有相当高的强和韧性，但是由于含有较昂贵的合金元素(铬、镍和铝等)，使其发展和应用受到限制。

因此，在较长一段时期内，TRIP效应主要是用于本身就含较高铬、镍含量的不锈钢。

在汽车用双相钢的发展过程中，有不少用廉价的硅、锰元素取代铬、镍及铂元素的经验，同样在双相钢中发现有残余奥氏体存在，并且具有TRIP效应〔z].鉴于此，开发研究出} Si-Mn 系汽车用TRIP钢。

这种钢的典型化学成分(质量分数)为Fe-0.150oC-1.50oSi-1.50oMn，显微组织一般为700a铁素体+20%贝氏体型铁素体+10%残余奥氏体[[3].这种汽车用低合金TRIP钢的多相显微组织，既可以通过TMP(热机械处理)工艺在热轧状态下形成，也可以在冷轧后经临界区退火和贝氏体相变温度等温的2阶段热处理来获得。

因根据处理工艺可以将其分为热轧TRIP钢和冷轧TRIP钢.近20多年，这种钢受到国外钢铁和汽车行业的高度关注，对其进行了大量的开发研究工作，并且已经商业化，用于制造汽车的冲压构件以及经冲压后的抗撞构件。

trip钢介绍

• (3)Mn元素的作用：
• Mn元素有较强的稳定奥氏体的作用，1%的 Mn元素可降低Ms点约30℃左右。在TRIP 钢中加入Mn元素，有利于在最终显微组织中保留较多的残余奥氏体。
2.微合金元素的作用：
(1)Nb（铌）：可有效控制TRIP钢的奥氏体化、再结晶、晶粒长大以及元素迁移，还可控制热轧、临界区退火、冷却、贝氏体形成温度范围内的等温和应变过程中的各种相变，影响奥氏体向铁素体和贝氏体中的转变及残余奥氏体的体积分数和稳定性。
TRIP钢简介
———材料、成分、性能
• 目前，大多数汽车车身构件在制作过程中必须进行深冲、拉延、凸缘及翻边等成型加工，这就要求作为汽车车身构件的钢板同时具有高强度和高塑形。
• 具有相变诱发塑性(Transformation Induced Plasticity)效应的TRIP钢板应可以满足上述要求。
• 1. 低碳含碳量高，残余奥氏体数量增多，有利于
TRIP效应产生，然而焊接性能恶化，轧制过程中产生晶体缺陷的几率增大，并且固溶强化作用增强导致强度增加而塑性降低。含碳量低，产生的影响恰好相反。因此，选取的含碳量一般为0.1%～0.2%。
• 2.低合金化：
• Si和Mn加入过多，降低钢的塑性和韧性，并且引起焊接性能恶化。因此，TRIP钢的含硅量和含锰量均控制在1%～2%的范围内。
钢中残余奥氏体含(体积分数)一般10%～20% 。
• TRIP钢的特性：
• 高塑形：奥氏体塑性变形，表现为宏观的高塑性
• 高强度：当残余奥氏体完全转化为马氏体时，材料的强度由马氏体决定，因此，材料也具有高的强度
1.按热处理工艺不同：
冷轧TRIP钢板：
采用临界加热、下

trip钢研究的现状与发展

trip钢研究的现状与发展导言：trip钢是一种具有优异性能的高强度钢材，广泛应用于汽车、航空航天和建筑等领域。

本文将介绍trip钢的研究现状，探讨其未来的发展方向。

一、trip钢的定义和特性trip钢，即"Transformation Induced Plasticity"钢，是一种具有多相组织结构的高强度钢材。

其特点是在塑性变形过程中，通过相变反应产生的残余奥氏体转变，使材料具有较高的延展性和韧性。

二、trip钢的研究现状1. 组织结构研究trip钢的组织结构对其性能具有重要影响。

目前，研究者们通过调控合金元素的含量和热处理工艺等方法，实现了trip钢中奥氏体相和马氏体相的精确控制和优化，进一步提高了材料的强度和塑性。

2. 相变行为研究trip钢在塑性变形过程中的相变行为对其性能具有重要影响。

研究者们通过实验和模拟方法，深入研究了trip钢中的相变反应机制和相变动力学规律，为进一步优化材料的性能提供了理论基础。

3. 性能评价和应用研究为了评价trip钢的性能，研究者们通过拉伸试验、冲击试验等方法对其力学性能进行了详细测试。

同时，trip钢在汽车轻量化、航空航天结构和建筑工程等领域的应用也得到了广泛研究，取得了一系列重要成果。

三、trip钢的发展方向1. 优化组织结构进一步优化trip钢的组织结构，提高其强度和塑性。

通过微合金化和热处理等方法，实现奥氏体相和马氏体相的精确控制，提高材料的性能。

2. 开发新型合金元素研究者们可以通过添加新型合金元素，如微量的稀土元素和纳米颗粒等，来改善trip钢的性能。

这些合金元素能够影响材料的组织结构和相变行为，进一步提高其力学性能。

3. 模拟和预测方法的改进通过改进模拟和预测方法，可以更准确地预测trip钢的组织结构和力学性能。

这将有助于指导材料设计和工艺优化，提高trip钢的应用性能。

4. 拓展应用领域除了汽车、航空航天和建筑领域，trip钢还有很大的应用潜力。

冷轧TRIP钢两相区奥氏体化中合金元素的扩散

沈阳工业大学学报 Journal of Shenyang University of Technology
V o l. 33 No. 1 Feb . 2 0 1 1
文章编号： 1000 － 1646 （ 2011 ） 01 － 0062 － 06
* 冷轧 TRIP 钢两相区奥氏体化中合金元素的扩散
2. 1
C 扩散控制的奥氏体相变按照菲克定律，可以看出，除了浓度梯度以 Mn 外，扩散系数对扩散速率也有较大的影响． C 、在铁素体和奥氏体中的扩散系数不同，导致扩散控制因素的变化．假设本次实验用钢的合金成分
在扩散过程中质量浓度变化对扩散系数的影响可以忽略，那么扩散系数与温度的关系式可以由 Arrhenius 方程表示为
－ 13 770 ℃ 时： DC m2 / s； DC γ = 8. 03 × 10 α = 5. 91 ×
7. 70 × 10 － 11 m2 / s； DMn = 2. 91 × 10 － 18 m2 / s； DMn = γ α C 6. 32 × 10 － 16 m2 / s．从以上的计算结果可以看出，元素在奥氏体中的扩散系数比 Mn 元素和 Cr 元
1 1 1 1 张宇光，赵爱民，赵征志，张明明，唐 1 2 荻，李本海
（ 1．北京科技大学冶金工程研究院，北京 100083 ； 2．首钢技术研究院，北京 100041 ）
摘
要：为了研究 TRIP 钢两相区奥氏体化过程中合金元素在奥氏体和铁素体中的分布，利用热膨
金相显微镜和电子探针等仪器，在对 TRIP 钢两相区奥氏体化过程进行热力学与动力学分析的胀仪、基础上，建立了两相区奥氏体化过程的扩散模型，采用显式有限体积法对 770 ℃ 和 800 ℃ 的奥氏体化过程进行了数值求解．模拟结果表明：奥氏体生长初期受 C 元素在奥氏体中的扩散控制达到亚平衡，此时 Mn 元素在奥氏体与铁素体界面处的质量浓度差不显著；而奥氏体生长后期受 Mn 元素在铁素此时 Mn 元素在奥氏体与铁素体界面处有较显著的浓度梯度．体中的扩散控制而达到最终平衡，关键词：相变诱发塑性；两相区退火；奥氏体化；动力学；扩散；碳；锰；有限元法文献标志码： A 中图分类号： TG 156. 2

《trip钢介绍》

研究表明，只有刚中的残余奥氏体的体积分数大于8%，在变形时才能产生 TRIP效应。
钢中残余奥氏体含(体积分数)一般10%～ 20%。
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4
TRIP钢的特性：
高塑形：奥氏体塑性变形，表现为宏观的高塑性
高强度：当残余奥氏体完全转化为马氏体时，材料的强度由马氏体决定，因此，材料也具有高的强度
1.基本合金元素：C、Mn、Si、Al (1)C元素的影响：
奥氏体中含碳量升高，奥氏体稳定性升高，Ms点下降，残余奥氏体增多，提高奥氏体稳定性。另外，C元素也可以提高钢的强度。 TRIP钢作为成型用钢含碳量不能太高，一是影响成型性，二是影响焊接性能
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7
(2)Si元素的作用：
当加热到两相区(α+γ)时，Si元素可提高C在铁素体中的活度，起到净化铁素体中C原子的作用，使奥氏体富C，增加了过冷奥氏体的稳定性。
形性能的关键相，一般体积分数再50% 以上。在拉伸成形时，铁素体可吸收残余奥氏体转变为马氏体，体积变化产生能量，从而强化铁素体。
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2.贝氏体对TRIP钢的影响：贝氏体是在中温转变区形成，具有良好
的强度，塑性和韧性。
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3.残余奥氏体对TRIP钢的影响：
TRIP钢中的残余奥氏体主要对钢的塑性产生影响，受力应变时诱发马氏体相变过程，可提高钢的强度。残余奥氏体对TRIP钢性能的影响取决于该相所占的体积分数。
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5
1.按热处理工艺不同：
冷轧TRIP钢板：
采用临界加热、下贝氏体等温淬火的工艺方法来获取 TRIP所需的大量残余奥氏体
热轧TRIP钢板：
通过控制轧制和控制冷却来获得大量的残余奥氏体

trip钢解析 -回复

trip钢解析-回复关于trip 钢（Triple Iron）的钢解析，我们将逐步通过以下主题来回答：1. 什么是trip 钢？2. trip 钢的制备工艺和特性。

3. trip 钢的应用领域和优势。

4. trip 钢的发展趋势和展望。

一、什么是trip 钢？trip 钢是一种特殊类型的高强度钢，其名称源于其三阶段（TRansformation-Induced Plasticity）转变的特性。

这种钢材在形变过程中经历多个转变阶段，从而提供卓越的塑性。

trip 钢的成分通常包括铁、碳和合金元素，如锰、硅、钒等。

这些元素的添加可以改变晶体结构，从而改善钢的塑性和强度性能。

二、trip 钢的制备工艺和特性trip 钢的制备过程包括冷轧、退火和快速冷却。

首先，通过冷轧将原始钢板制成所需的形状。

然后，进行退火处理，使钢材中的晶体结构发生变化。

最后，通过快速冷却来稳定新的晶体结构。

trip 钢的特性源自其独特的固态相变机制。

正如其名称所示，trip 钢经历了三个转变阶段：第一阶段是强化钢材的完全形变，接下来是固态相变（通常是奥氏体向贝氏体的转变），最后是再形变。

这些转变过程使得钢材能够以更高的塑性形变，从而提供更高的强度。

trip 钢还具有优秀的耐冲击性能和韧性。

这是由于其复杂的晶粒结构，其中多相结构能够吸收和分散冲击能量，从而防止断裂和破损。

三、trip 钢的应用领域和优势trip 钢的特性使其在多个领域中具有广泛的应用。

其中包括汽车制造、航空航天、机械制造等。

在汽车制造行业，trip 钢被广泛应用于车身部件、座椅和车门等部位。

trip 钢的高强度和良好的动态性能能够提高汽车的安全性能，并降低车辆的重量，从而提高燃料效率。

在航空航天领域，trip 钢在制造航空发动机和航空器结构中起着重要作用。

其高强度和抗疲劳性能能够承受极端条件下的应力，同时保持良好的韧性和耐冲击性。

在机械制造行业中，trip 钢被广泛用于制造高强度的零件和工具。

第十一章2合金元素在钢中的作用.ppt

1）除了Co和Al（Al＞ 2.5% ）以外的所有合金元素，
都使C-曲线右移，其中影响程度的强弱不同
2）非碳化物形成元素Ni、Si和弱碳化物形成Mn，只
使C-曲线右移，不改变其形状
3）强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V、Ti 不但使C-
曲线右移，还要改变其形状
4）也有使C-曲线左移的合金元素
22
1.合金元素对P转变的影响：推迟
合金元素如何影响？如何影响成分？
改变
组织相变（结构）
改变性能
2
一、合金元素在钢中的分布
钢中常用的合金元素？ Mn; Cr; Mo; V; Si; Ni; W; Ti; Nb; Zr; Al; Co; B; RE
合金元素在钢中的存在形式： 1）溶入基体（F;A;M）中,以固溶体的溶质形式存在于合金中
F？ A？ M？ 2）形成强化相，以第二相的形式存在于合金中
合金渗碳体特殊碳化物金属间化合物
3
一、合金元素在钢中的分布
3）形成非金属夹杂物，存在于合金中
O
氧化物
合金元素+ N
氮化物
S
硫化物
4）游离状态存在于合金中既不溶于基体中，也不形成化合物 Pb、Cu
4
一、合金元素在钢中的分布
共有四种存在形式：溶质、强化相、非金属夹杂、游离状态具体到某个合金元素，究竟以什么形式存在？主要取决于元素本身的特性，或者说它与Fe和C的相互作用
rC/rM ＞0.59
rC/rM
rC/rM ＜ 0.59
间隙相 TiC、 wC、 VC
（特殊碳化物）熔点高，硬度高，稳定性高
多元碳化物 Fe4MO2C、 Fe21W2C6 14
二、合金元素与铁和碳的相互作用

TRIP钢工艺、原理、性能、综合概述

TRIP钢中C元素含量越高，焊接性能越差。Si元素含量太高，则TRIP钢的热镀锌性能变差[3]。合理的成分搭配和热处理工艺得到的目标TRIP钢中残余奥氏体较多，切稳定性适中，这样在变形过程中产生持续的TRIP效应，得到良好的综合性能，即强塑积较高。相图计算应用于成分和组织研究一个主要方面是相变温度测定和CCT曲线绘制，主要方法有热分析法、织构法、强度法、金相法、和热膨胀法。如在热模拟中经常用到膨胀法测定CCT曲线（包括动态和静态），为制定合理的热处理工艺提供理论依据。如文献[4~6] 。通过以上阐述得出：对TRIP钢的研究还是集中于以下几个方面：一、残余奥氏（数量和形态）体对TRIP效应的影响二、热处理工艺对TRIP效应的影响三、合金元素对TRIP效应的影响而研究手段则是多种多样，目的就是优化TRIP效应。
第三部分：实验部分
一、实验设备掌握掌握并能亲自操作线切割（切样、简单维护）、照金相、打硬度、本课题组热处理炉。熟悉了MTS，对拉伸、疲劳过程比较熟悉、需要时应该能很快上手。对最基本的磨金相、抛光、腐蚀也掌握基本技巧。二、本学期所做实验 1#、3#钢等温淬火，主要是 1 ＃ 0.15C-1.88Mn-1.41Si

控制冷却三个阶段
轧后控制冷却工艺一般也分成从终轧开始到变形奥氏体向铁素体开始相变温度Ar3间的冷却，从Ar3温度至奥氏体相变完了的整个相变过程的冷却和奥氏体相变完了至室温的冷却三个阶段。
第一阶段：冷却的目的是为相变作组织上的准备。第二阶段：冷却控制了奥氏体的整个相变过程，十分重要。第三阶段：根据李曼云等人的理论，则不是很重要。
TRIP钢热处理工艺
前期
后期
奥氏体化文献【文件夹】
临界区退火处理【文件夹】

TRIP钢组织与性能

提高钢板性能的方法－－无间隙原子钢
（Interstitial-Free 钢）
极低的碳、氮含量，加入钛等微量合金元素，有极好的成形性
提高钢板性能的方法－－固溶强化
一定量的碳、氮含量，加入价廉的硅、锰元素，强度水平为440MPa
提高钢板性能的方法－－沉淀硬化
含有一定量的碳、氮，加入钒、钛、铌等微量元素，形成碳化物，强度水平为780～ 980MPa
• Zackay认为，这些高强度钢由于发生了应变诱发马氏体相变，推迟了颈缩的开始时间，导致了塑性的提高，这就是相变诱发塑性。
• Zackay提出，将具有相变诱发塑性这一特性的钢，统称为TRIP钢。
• Zackay的TRIP钢含有大量的合金元素，成本很高，所以，没有被广泛的使用。
5 低碳低合金TRIP钢
• 用TRIP钢试制的汽车零件（front-side-member），板厚为1.4mm，用500t压机，经四道工序冲压而成
材料
σs σb δ/% n 值 r 值极限变实际变
/MPa /MPa
形量形量
TRIP 钢板 471 690 30.2 0.20 1.00 36％ 28％
高强度钢板 220 355 43.1 0.24 1.60
0.185 C-1.0Si-1.87Mn 430 840 29.5 上海大学
不同强化机制的高强度钢板的强度和塑性
• 与传统的强化方式相比较：
– TRIP钢在提高钢板强度的同时，仍然保持良好的塑性。
– TRIP钢具有最高的强塑积（抗拉强度与延伸率的乘积）
• 目前，低碳 TRIP 钢的强塑积已达到了 24,000MPa ，比目前所有的汽车用钢材高得多。

新型高强韧TWIP钢概述

新型⾼强韧TWIP钢概述新型⾼强韧TWIP钢概述⼀背景随着⼈们⽣活⽔平的⽇益提⾼，有车⼀族在城市中的⽐重越来越⼤，现代汽车的发展趋势是轻量化，节能和安全等，为适应这⼀发展需要，在汽车制造中有必要采⽤⾼强度的钢板。

据统计，汽车重量每减轻1%，燃料消耗可降低0.6%～1.0%[1]，⽽能耗⾼会导致尾⽓排放量增加，因此，汽车减重对节能和环保意义重⼤。

汽车减重的⼀个重要⼿段是采⽤⾼强度钢。

基于这种情况汽车⼯业迫切需要⼈们对⾼强度钢的研究和开发。

近年来新开发的含15-25%Mn、2-4%Si和2-4%Al 的⾼Mn钢显⽰出极⾼的延伸率（60-95%）和中等的强（600-1100MPa），其抗拉强度和延伸率的乘积在50000 MPa%以上，其优良的⼒学性能来⾃于形变过程中的孪⽣诱发塑性效应，即TWIP效应。

TWIP钢是现在研究较⼴泛的超⾼强度钢，它不仅具有⾼强度，⾼的应变硬化率，还有⾮常优良的塑性，韧性和成形性能。

从现代汽车⽤钢对⾼强度和⾼塑性的要求来看，TWIP钢是最佳选择。

经过成分筛选，发现Fe-25Mn-3Si-3Al合⾦具有最佳的TWIP效应，其研发和实⽤化对汽车⽤钢板产业和汽车产业的调整升级起着重要作⽤，具有巨⼤的经济开发潜⼒。

国外知名钢企业和研究机构在TWIP 钢的成分设计、处理⼯艺、微观机理等⽅⾯开展了⼴泛研究，⽬前，典型成分除Fe-Mn-Si-Al系外，还有Fe-Mn-C系和Fe-Mn-Al-C系TWIP 钢。

国内的上海⼤学、上海交通⼤学、北京科技⼤学、东北⼤学等⾼校研究机构联合上海宝钢、鞍⼭鞍钢等⼤型钢铁企业在此领域进⾏了深⼊的研究[2]。

⼆概念和⼒学性能TWIP钢是twinning induced plasticity steel的简称，全称：孪⽣诱发塑性钢。

孪晶诱发塑性（TWIP）钢是第⼆代⾼强度⽤钢的⼀种，因其形变过程中能产⽣⼤量形变孪晶、推迟缩颈的形成，具有优异的强塑性及⾼应变硬化性、⾼能量吸收能⼒（２０℃时吸收能达到0.5J/ram3）[2]⽽得名，是⼀种理想的汽车⽤抗冲击结构材料。

TRIP超高强钢的组织结构分析

TRIP超高强钢的组织结构分析近日，芬兰奥卢大学先进钢铁研究中心研究了不同碳含量（0.2%~0.4 wt%）和不同热处理工艺对0.5Si–2.0Mn–1.0Al–0.6Cr钢力学性质和微观结构的影响。

这种微观结构由粒状贝氏体、板条贝氏体、马氏体以及体积含量高达23%的粒状残余奥氏体和带有板条片层的残余奥氏体组成。

碳含量、保温温度（时长2小时）和淬火温度对钢微观结构和机械性能研究的结论如下：第一，钢的保温温度在150℃~350℃时，碳含量对它的屈服强度没有影响。

碳含量对抗拉强度影响很大，碳含量的上升会大幅提高抗拉强度。

屈服强度会随保温温度下降而上升，抗拉强度在350℃以下也有相似规律。

第二，350℃以下，均匀伸长率会随碳含量上升而提高。

对于0.2C钢和0.3C钢，均在250℃保温时有最大的总伸长率。

碳含量下降会提高钢的冲击韧性。

碳含量0.2%~0.3%的钢采取中间淬火、在150℃~350℃保温可以得到强度、韧性和冲击韧性都好的综合性能。

第三，兰州厚壁无缝钢管带状成分由碳和体积分数会随保温温度上升而增加的未回火马氏体组成，它的含量对冲击韧性影响很大。

第四，以颗粒和片层状方式存在的残余奥氏体所占比例为2%~20%，具体数值受碳含量和保温温度影响。

残余奥氏体可以提高均匀伸长率，但对总伸长率影响不大。

第五，马氏体-贝氏体相中位错密度很高，保温温度下降或碳含量增加会提高位错密度。

结果表明，碳含量0.2%的钢只要在150℃~350℃下淬火然后保温2小时，就能获得足够高的强度和韧性。

通过先对钢板进行匀质化处理，可以减少微观结构带的含量，进而获得更大的韧性。

钢铁中的合金元素

钢铁中的合⾦元素1 钢铁中的合⾦元素1.1 概述碳素钢的⽣产应⽤有着漫长的历史，其⼒学性能和⼯艺性能可以满⾜制造⼤多数机械零件和⼯程结构件的要求，⽽且⽣产成本低廉，因此被⼤量使⽤。

但是，碳素钢存在⼀些不⾜之处。

低碳钢有良好的塑性、韧性，但强度、硬度低。

通过提⾼碳含量，可以提⾼碳素钢的强度和硬度，但同时导致其塑性、韧性明显下降，因此，碳素钢的综合⼒学性能差。

随着温度的上升，钢的强度、硬度呈下降趋势。

在200 ?C以上，碳素⼯具钢的强度、硬度与室温相⽐将显著下降，不能满⾜切削的要求。

如果碳素钢制作的零部件⽤于在更⾼温度（＞450 ?C）下长时间⼯作的设备（如⽕⼒发电站的锅炉、管道、汽轮机，内燃机、喷⽓发动机的零件，加热炉的构件等）中，将发⽣蠕变⽽不能继续服役，或因断裂⽽导致事故。

在250 ?C以上，与空⽓接触的碳素钢会快速氧化。

在腐蚀性介质中碳素钢是不耐蚀的，⾮常容易⽣锈。

降低温度时，碳素钢的屈服强度迅速升⾼，⽽断裂强度下降，⼗分容易脆断。

碳素钢的淬透性差，淬⽕时必须采⽤冷却能⼒⼤的淬⽕剂，这将使⼯件中的热应⼒过⼤，可能导致零件发⽣形变，甚⾄开裂，故不可⽤作形状复杂的零件。

⽤碳素钢制作的⼤型零部件则可能⽆法淬透。

碳素钢淬⽕后回⽕时，强度、硬度下降很快，即不具有回⽕稳定性，不能获得优良的综合⼒学性能。

碳素钢为铁磁性的，但某些特定的条件下要求材料为顺磁性的。

另外，碳素钢不能抵抗辐照损伤。

总之，碳素钢的综合⼒学性能差、耐热性差、耐腐蚀性差、低温性能差、淬透性低、回⽕稳定性差以及不能满⾜某些特殊要求等。

随着科学技术的发展，⼈们对钢铁材料提出了更⾼的性能要求。

为了改善钢铁材料性能，使其应⽤于更⼴泛、更重要的领域，⼈们开发了合⾦钢。

合⾦钢是在碳素钢的基础上有意加⼊⼀种或⼏种元素⽽形成的铁基合⾦。

通常，我们把这些元素称为合⾦元素。

同样，在普通铸铁的基础上加⼊合⾦元素以形成合⾦铸铁或特殊铸铁，可以改善其性能⽽⽤于某些耐磨、耐热、耐腐蚀的特殊领域。

高合金钢合金元素含量

高合金钢合金元素含量高合金钢是一种特殊的合金钢，它含有若干重要的金属元素，它具有优异的力学性能和耐磨性能，已经广泛应用于需要抗强度、耐高温破坏的重要工程结构件，以保证其使用寿命。

一、高合金钢元素含量1. 铁：高合金钢的主要组成成分，铁元素含量最高，通常在90％～98％之间；2. 碳：高合金钢必要元素之一，它控制由铁和碳形成的各种晶体结构，一般在0.25％～2.5％之间；3. 锰：高合金钢中最常见的元素，它主要调整钢的硬度，并有一定的强度和耐热稳定性，常用于航空、航天以及医药、电子等的精密机械零部件，锰的含量通常为0.5％～2.0％不等；4. 铬：为了改善高合金钢的热强度、抗腐蚀和耐磨性，铬元素含量一般都在1.0％～2.5％之间；5. 锌：主要用于制备耐蚀结构，它易与钢中的其它元素延伸并成合金晶体网，通常含量为0.5％～2.5％；6. 钼：可增加钢材的热强度和抗氧化能力，有一定的抗疲劳强度，通常含量为0.3％～0.6％；7. 钨：可提高高合金钢的热稳定性，同时增加钢材的延展性，用于制作汽车、压力容器等特殊重要产品，含量为0.1％～0.3％；8. 镍：有一定的抗氧化能力，能增加结晶格和強度，普通含量为0.3％～1.5％。

二、高合金钢的优点1. 高合金钢具有抗强度和耐高温性高，所以其在重型机械及高温条件下可以有效防止破坏；2. 具有良好的抗腐蚀能力，其所含的金属元素具有良好的耐腐蚀性，能防止腐蚀有效升高使用寿命；3. 物理性能优异，高合金钢有较强的抗氧化能力，并能抵抗厚板冲击，有良好的形状和尺寸稳定性，能够抵御特别强烈的化学环境。

三、综上所述从以上分析可知，高合金钢具有优异的力学性能，主要元素包括铁、碳、锰、铬、锌、钼和钨等重要元素，它们的含量范围各不相同，不仅具有抗强度和耐高温性，并且具有良好的抗腐蚀性、物理性能优异等等优点，因此广泛应用于行业领域，使用寿命也有很高水平。

《TRIP钢概述》课件

化学性能
总结词
良好的耐腐蚀性和抗氧化性
详细描述
TRIP钢经过特殊处理，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性。它能够抵抗大气、水和酸的侵蚀，延长使用寿命。在高温环境下，TRIP钢也能保持稳定的化学性能。
04
trip钢的制造技术
热处理技术
热处理技术是制造TRIP钢的关键环节之一，主要包括固溶处理和相变诱发塑性效应。
总结词
随着经济的发展和市场需求的变化， trip钢的市场前景广阔。
详细描述
trip钢在汽车、建筑、机械制造等领域具有广泛的应用前景。随着技术的进步和应用领域的拓展，trip钢的市场需求将继续增长，为钢铁行业的发展带来新的机遇和挑战。
THANK YOU
感谢聆听
02 连铸机用于将钢水铸成铸坯。
03 轧机用于对铸坯进行轧制。
04 热处理设备用于对钢板进行热处理。
05 表面处理设备用于对钢板进行表面处理。
生产原料
01
02
03
04
铁矿石
作为主要原料，用于炼制成钢水。
废钢
作为辅助原料，用于调整钢的成分。
合金元素
如铬、镍、钼等，用于调整钢的性能。
石灰石、白云石等
02
trip钢的生产工艺
生产流程
01 02 03 04 05
熔炼连铸轧制热处理表面处理
将原材料进行熔炼，形成钢水。将钢水通过连铸机，形成铸坯。对铸坯进行轧制，形成不同规格的钢板。对钢板进行热处理，以调整其机械性能。对钢板进行表面处理，以提高其耐腐蚀性和美观度。
生产设备
01 熔炼炉用于熔炼原材料。
固溶处理是将钢加热至奥氏体状态，然后迅速冷却至室温，以获得过饱和的固溶体，提高钢的强度和韧性。

中合金钢的合金元素的总含量

中合金钢的合金元素的总含量1. 概述中合金钢是一种具有较高强度和硬度的钢材，其特点是在普通碳钢中加入一定比例的合金元素。

这些合金元素可以显著改善钢材的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等特点。

本文将详细介绍中合金钢中常见的合金元素及其对总含量的影响。

2. 常见的合金元素2.1 碳（C）碳是中合金钢中最重要的元素之一，它对钢材的强度和硬度有着重要影响。

通过调整碳含量，可以控制钢材的硬度和强度。

通常情况下，中合金钢中碳含量在0.2%到1.5%之间。

2.2 铬（Cr）铬是一种常见的合金元素，可以显著提高钢材的耐腐蚀性能。

铬与氧气反应形成一层致密而稳定的氧化铬层，防止进一步氧化和腐蚀。

此外，铬还能提高钢材的硬度和强度。

中合金钢中的铬含量通常在0.5%到9%之间。

2.3 钼（Mo）钼是一种重要的合金元素，可以显著提高钢材的强度和韧性。

钼能够在晶界形成强大的固溶体，并能阻止晶界腐蚀和晶界断裂。

此外，钼还可以提高钢材的耐磨性和耐腐蚀性。

中合金钢中的钼含量通常在0.2%到1%之间。

2.4 镍（Ni）镍是一种常见的合金元素，具有良好的耐腐蚀性能和热稳定性。

镍可以提高钢材的塑性和韧性，并且能够提高钢材在低温环境下的强度。

此外，镍还可以改善钢材的焊接性能。

中合金钢中的镍含量通常在1%到10%之间。

2.5 钛（Ti）钛是一种轻量化元素，加入中合金钢中可以显著降低密度并提高抗拉强度。

此外，钛还能够阻止氮、氧等杂质元素的进入，并提高钢材的耐腐蚀性能。

中合金钢中的钛含量通常在0.1%到0.5%之间。

2.6 硼（B）硼是一种微量合金元素，加入中合金钢中可以显著提高钢材的硬度和强度。

硼可以与氮形成稳定的化合物，有效阻止晶界腐蚀和断裂。

此外，硼还能够提高钢材的耐磨性和耐热性。

中合金钢中的硼含量通常在0.001%到0.01%之间。

3. 合金元素总含量及影响中合金钢的合金元素总含量是指所有合金元素在钢材中所占比例的总和。

不同种类的中合金钢具有不同的总含量要求，这取决于其所需的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等特点。

TRIP钢中合金元素的作用和处理工艺的研究进展

第20卷第1期2008年1月钢铁研究学报Jour nal of Ir on and Steel ResearchV ol.20,No.1Januar y 2008作者简介:唐代明(1962-),男,副教授; E -mail:tdmtdmtdm@; 修订日期:2007-07-06TRIP 钢中合金元素的作用和处理工艺的研究进展唐代明(攀枝花学院钒钛材料与复合技术四川省重点实验室,四川攀枝花617000)摘要:为了给T RI P 钢的试制提供参考,对各种合金元素在T RIP 钢中的作用进行了描述,并介绍了热轧和冷轧T RIP 钢的处理工艺。

认为T RI P 钢的研究、生产、应用与双相钢相似,能生产双相钢的生产线即可生产T R IP 钢。

为生产符合我国国情的T RIP 钢,应加强微合金元素钒、钛在T RIP 钢中作用的基础研究。

关键词:T RIP 钢;成分;处理工艺;微合金元素中图分类号:T G14213 文献标识码:A 文章编号:1001-0963(2008)01-0001-05Review of Alloying Elements and Processing of TRIP SteelsTA NG Da-i ming(K ey L aborat or y of Sichuan P ro vince on T itanium &Vanadium M aterial and Composite T echnolog y,Panzhihua U niver sity,Panzhihua 617000,Sichuan,China)Abstract:Effects of different allo ying elements o n T RIP steels w ere descr ibed in detail and the pro cessing applied r espectively to hot r olled and co ld ro lled T RI P st eels w as intro duced in order to offer info rmatio n fo r tr ial pro duc -tio n o f T RIP st eels.T he ex per iment ation,pr oductio n and application of T RIP steels w ere sim ilar to that o f dua-l phase steels,therefor e the pr oduction line that was used in dua-l phase steels can be applied to T RIP steels also.I n o rder to pro duce T RIP steels w it h the Chinese resource feature,the basic study of the effect s o f V,T i micr oallo -ying elements o n T RIP steels should be carr ied o ut.Key words:T RI P steels;co mpo sition;pr ocessing ;microallo ying element当前,要求汽车工业既要提高汽车的安全性,又要减少汽车的油耗。

钢中的合金元素

碳含量，%
开启γ相区相图的特点
合金元素在γ-Fe中可以无限固溶，因而使γ相区存在的温度范围显著变宽，使δ和α相区明显缩小，当固溶度较大时甚至在室温温度也仍可使钢保持为单相奥氏体。奥氏体形成元素如镍，本身就具有面心立方点阵；而锰和钴的多型性固态相变晶型中，在一定温度范围内存在着面心立方点阵。钴的特殊性，它开启γ相区，但却使Α3温度略微升高，这使钴产生了一些反常的行为（如降低钢的淬透性）。
最为简单的相图，右边往往是一匀晶相图（开启γ相区相图由于上面开口连接液相，故一般应有一包晶相变） α-Fe与δ-Fe相区合并
缩小γ相区相图
A4
温度
γ
δ
A3
α
Fe
缩小γ相区相图的特点
出现金属间化合物限制合金元素的固溶高于Α3温度出现包析相变：γ+金属间化合物 →α，该温度下合金元素在γ-Fe中的固溶度小于在α-Fe中的固溶度 γ相区的右端点一般连接一共析相变： δ→γ+金属间化合物，该温度下合金元素在 γ-Fe中的固溶度小于在δ-Fe中的固溶度
钢中基础相
α-铁，室温稳定，体心立方点阵，点阵产生 0.286645±1nm，由此计算出的最小原子间距为0.248240nm，配位数为12时的原子直径为0.25715 nm，理论摩尔体积为 0.709165×10-5m3/mol，理论密度为 7.875Mg/m3，通常采用的实际测定密度 7.870Mg/m3，室温线胀系数11.8×10-6/K。合金化后称为铁素体
钢中的碳化物
碳化物
TiC
VC FCC
NbC FCC
ZrC FCC
TaC FCC
WC 六方
Mo2C 六方

合金元素在钢中的作用

第六章合金钢合金钢的优点：高的强度和淬透性第一节合金元素在钢中的作用常用合金元素：非碳化物形成元素——Co Ni Cu Si Al碳化物形成元素——Zr Nb V Ti W Mo Cr Mn Fe 强中强弱一、合金元素对钢中根本相的影响1、形成合金铁素体合金元素→溶入A→形成合金铁素体→固溶强化〔Cr,Ni较好〕2、形成合金碳化物弱碳化物形成元素形成合金渗碳体(Fe,Mn)3C中强碳化物形成元素形成合金碳化物(Cr23C6，Fe3W3C)强碳化物形成元素形成特殊碳化物〔VC，TiC〕熔点、硬度和稳定性：特殊碳化物> 合金碳化物> 合金渗碳体> Fe3C二、合金元素对Fe-FeC相图的影响合金元素对A相区影响扩大A相区元素〔Mn〕——E、S点左下移缩小A相区元素〔Cr〕——E、S点左上移奥氏体钢：1Cr18Ni9铁素体钢：1Cr17莱氏体钢：W18Cr4V三、合金元素对热处理的影响1、对加热的影响多数元素减缓A形成，阻碍晶粒长大2、对冷却的影响多数元素溶入A后→过冷A稳定性↑→Vc↑→淬透性↑→Ms点↓→剩余A量↑提高淬透性的意义：①增加淬硬层深度②减少工件变形、开裂倾向3、对回火的影响①回火稳定性→抗回火软化的能力②产生二次硬化〔析出特殊碳化物，产生弥散强化；A残→M或B下〕第二节低合金钢一、低合金高强度钢碳素构造钢：Q195，Q215，Q235，Q255，Q275低合金高强度钢：Q295，Q345，Q390，Q420，Q460Q235+Me(<3%) →Q3451、成分：0.1~0.2%C，合金元素2~3%主加元素：Mn ——固溶强化辅加元素：Ti,Cr,Nb ——弥散强化使用状态：热轧或正火〔F + P〕，不需最终热处理2、性能：较高的σs ，良好的塑性韧性，焊接性，抗蚀性，冷脆转变温度低3、常用钢号：Q295〔09Mn2〕，Q345 (16Mn)用途：工程构造——桥梁，船舶，车辆外壳、支架、压力容器二、易切削构造钢牌号：Y12，Y12Pb，Y30，Y 40Mn性能：良好的切削加工性〔170~240HBS，塑性低〕切削抗力小，刀具不易磨损，加工外表粗糙度低应用：成批、大量生产时，制作性能要求不高的紧固件和小型零件第三节合金钢的分类与牌号一、合金钢分类低合金钢——低合金高强度钢、易切削构造钢合金构造钢——渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢合金工具钢——合金工具钢、高速钢特殊性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢二、合金钢牌号1、合金构造钢——20CrMnTi，60Si2Mn，25Cr2Ni4WA2、滚动轴承钢——GCr153、合金工具钢——9Mn2V，CrWMn4、高速钢——W18Cr4V，W6Mo5Cr4V25、不锈、耐热钢——4Cr13，0Cr18Ni11Ti，00Cr17Ni14Mo26、高锰耐磨钢——ZGMn13学习思路：用途→工作条件→性能要求→成分特点→热处理特点→典型钢种应用第四节合金构造钢一、渗碳钢1、用途：受冲击和强烈磨损、摩擦的零件〔各类齿轮、凸轮〕2、性能：外表——高的硬度、耐磨性心部——强而韧3、成分：0.1~0.25%C ——低碳钢主加元素：Cr,Ni,Mn,B ——↑淬透性〔心部得M板条〕辅加元素：W,Mo,V,Ti ——细化晶粒〔VC,TIC,耐磨性↑〕，4、最终热处理：渗碳+ 淬火+ 低温回火组织：表层：高碳回火M + Fe3C或碳化物+ 残A心部：淬透：低碳回火M未淬透：F+P5、常用钢号：20, 20Cr, 20CrMnTi, 18Cr2Ni4W淬透性：低中高适用：机床齿轮汽车变速齿轮飞机齿轮二、调质钢1、用途：受复合应力的重要构造件〔齿轮、连杆、机床主轴〕2、性能：良好的综合机械性能3、成分：0.3~0.5%C ——中碳钢主加元素：Cr,Ni,Mn,Si ——↑淬透性，强化基体辅加元素：W,Mo,V,Ti ——细化晶粒, ↑回火稳定性4、热处理：预备：正火——S——改善组织，消除锻造应力，便于切削加工最终：调质——回火S——获得良好的综合机械性能外表要求高硬度,耐磨,↑σ-1，→外表淬火+ 低温回火〔回火M〕5、常用钢号：45，40Cr，40CrMnMo三、弹簧钢1、用途：弹性元件2、性能：高的σe 、σb 、σ-1 ，一定的塑韧性3、成分：0.45~0.7%C 〔碳钢0.6~0.9%C〕——保证↑σe主加元素：Mn, Si, Cr——↑淬透性，强化基体,↑回火稳定性辅加元素：Mo, W, V ——防脱碳，细化,↑σe ，4、热处理：热成型弹簧〔尺寸大，60Si2Mn〕：加热成型→淬火+中温回火→喷丸〔回火T 〕38~50HRc冷成型弹簧〔尺寸小，65Mn〕：冷拉钢丝→冷绕成型→去应力退火〔200~300℃〕5、常用钢号：65，65Mn，小尺寸的沙发弹簧60Si2Mn 大尺寸的汽车板簧四、滚动轴承钢1、用途：滚动轴承元件，冷冲模，量具〔滚珠、滚柱、轴承套〕2、性能：硬、耐磨，↑σ-1 ，一定的韧性3、成分：0.95~1.15%C ——硬、耐磨主加元素：Cr ——↑淬透性，硬，耐磨4、热处理：预备：球化退火——球状P〔180~270HBS〕，改善切削加工性最终：淬火+低温回火——回火M+合金碳化物+残A5、常用钢号：GCr15第五节合金工具钢一、刃具钢性能：高硬度、耐磨性，红硬性〔热硬性〕，足够的强度、韧性1、合金刃具钢⑴成分：0.8~1.5%C ——硬、耐磨Cr, W, Mn, V ——↑淬透性、回火稳定性，细化晶粒，⑵热处理：预备：球化退火——改善切削加工性最终：淬火+低温回火——回火M+合金碳化物+残A↑HRC、耐磨性⑶常用钢号：9SiCr，CrWMn，9Mn2V用于制作切削用量不大,形状复杂,精度较高的刀具：丝锥，板牙，拉刀2、高速钢红硬性高〔600℃〕，淬透性好——锋钢。