TRIP1000钢的连续退火工艺及组织性能

力学性能，强塑积达到 23088 MPa·%。
关键词：相变诱发塑性； 连续退火工艺； 残余奥氏体； 力学性能
中 图 分 类 号 ：TG156.21
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814(2009)04-0128-03
Continuous Annealing Process of TRIP1000 Steel and Its Microstructure and Properties
properties of TRIP steel
《热加工工艺》 2009 年第 38 卷第 4 期
129
材料热处理技术 Material & Heat Treatment
2009 年 2 月
作用在其周围也有铁素体形成， 铁素体中多余的 碳扩散进入相邻的奥氏体中， 奥氏体的碳又很快 向其内部扩散使奥氏体的碳含量都得到提高而不 至于聚集在界面附近析出碳化物，因此，贝氏体铁 素体迅速长大，贝氏体转变量增多，只有少量的奥 氏体在室温下保持成为残余奥氏体。总的来说，等 温温度的不同导致残余奥氏体含量和它的碳含量 不同， 而残余奥氏体的碳含量是影响 TRIP 效应 最为关键的因素，碳含量通过控制 Ms 点来决定残 余奥氏体的稳定性。 不同等温温度下碳含量分列 在表 2 中。 可以看到，在 420 ℃等温时，试样的残 余奥氏体含量和残余奥氏体的碳含量都最高，使 得试样在 420℃等温时，力学性能达到最好。
1 实验材料及方法
收 稿 日 期 :2008-08-07 作者简介:张梅(1982-),女,河北邯郸人,硕士研究生,主要从事 TRIP
钢 的 生 产 工 艺 及 性 能 研 究 ; 电 话 :010-62332598; E-mil: zhangmeinercar@
1.1 实验材料 实 验钢板的化学成分(质 量分数，%)为：0.22C，
2 实验结果及分析
2.1 两相区退火温度对 TRIP1000 钢的影响 从表 1 的分析可以看出， 在两相区退火温度
变化时，抗拉强度的变化幅度在 200 MPa 以下，伸 长率的变化幅度在 6%以下。 出现这种现象主要 是因为， 退火温度主要影响两相区铁素体和奥氏 体的相对含量， 退火温度越高， 奥氏体的含量越 高，但是奥氏体不稳定，在冷却过程中会析出铁素 体，补偿了一部分在两相区退火时减少的铁素体， 从而使得两相区退火温度对力学性能的影响降 低。通过统计组织与工艺之间的数据也发现，两相 区热处理工艺参数对力学性能的影响比较小。
ZHANG Mei, TANG Di, JIANG Haitao, XIONG Ziliu
(National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology, Beijing University of Science and Technology, Beijing 100083, China)
把连续退火试样制成非标准拉伸试样， 试样 标距为 50 mm。 在室温下进行拉伸， 加载速率为 0.1 mm·s-1，测得试样的 屈服强度 、抗 拉强度和断 后总伸长率。 线切割出金相试样和 X-ray 试样。 金 相试样经过研磨、抛光、侵蚀，在扫描电镜上观察 组织。 并在 X 衍射仪上测量试样的残余奥氏体含 量，并统计出各组织含量。 X-ray 试样经磨削、机械 抛光之后，将其用 X 射线衍射仪测量绘出衍射图 谱， 衍射仪选用 型号为 Rigaku DMAX-RB 12 kW 旋转阳极衍射仪实验机，Cu 靶、工作电压为 40 kV。 利用 Jad 软件分 别 计 算 奥 氏 体 的 衍 射 峰{200}γ、 {311}γ 和铁素体 的衍射峰 {200}α、{211}α 的 积 分强度， 采用直接对比法和经验公式分别计算残 余 奥 氏 体 的 体 积 含 量 及 其 碳 含 量 [5]。
80
铁 素 体 体 积 分 数 (%)
70
60
50 780 790 800 810 820 830 840 两相区退火温度 /℃
图 1 退火温度对铁素体含量的影响 Fig.1 Relationship between annealing temperature and
the volume fraction of ferrite
抗拉强度 /MPa 伸长率(%) 最小值 最大值 最小值 最大值
930 1090 11.3 16.8 760 960 15.8 18 845 1100 12.4 18.5 790 1040 14.2 22.2
由图 1 可看出，随两相区退火温度的升高，铁 素体体积分数波动不大。 因此对于 TRIP 钢的生 产控制来讲， 两相区退火工艺参数的控制范围比 较宽，重点控制的参数不是两相区退火工艺，而是 贝氏体区等温温度和等温时间。因此，以下将重点 讨论贝氏体 区等温温度 和等温 时 间 对 TRIP1000 钢力学性能的影响，以找到最优的连续退火工艺。
1100
1050
20
抗拉强度 /MPa 伸 长 率 (%)
1000
16
950
伸长率 12
900
850
8
800 抗拉强度
4
750 400
410
420
430
440
450
460 0
等温温度 /℃
图 2 等温温度对 TRIP 钢力学性能的影响
Fig.2 Effect of isothermal temperature on mechanical
表 1 热处理工艺参数对力学性能的影响 Tab.1 Relationship between heat-treatment parameters
and mechanical properties
影响因素 T1 T2
工艺
T2=400 ℃, t2=180 s T2=400 ℃, t2=240 s T1=820 ℃, t2=180 s T1=820 ℃, t2=240 s
2.2 贝氏体区等温温度对 TRIP1000 钢的影响 图 2 为贝氏体区等温温度对力学性能的影
响。 可以看出，随贝氏体区等温温度的升高，试样 的抗拉强度先升高而后又在不同幅度范围内有所 降低，在 420 ℃达到最大值(1040 MPa)；同时，断裂 总伸长率随等温温度的升高先升高后降低， 也是 在 420 ℃获得最 大值 22.2%。 等温 温度 在 420℃ 时， 抗拉强度和伸长率都达到最大值。 这是因为 贝氏体区等温温度不同，其转变动力学不同，贝氏 体转变在 T0 线以下，当残余奥氏体中的碳含量达 到 T0 线时贝氏体转变停止，因此低的贝氏体区等 温 温 度 使 残 余 奥 氏 体 含 量 降 低[6]，导 致 试 样 力 学 性能的差异；但在贝氏体转变区较高温度等温时， 贝氏体相变的驱动力较小，但扩散能力较强，在奥 氏体晶粒内部，当铁素体晶粒长大时，由于自促发
1.22Si，1.61Mn， 0.010S，0.015P， 微 量 Nb 和 Mo。 合金经真空冶炼后锻成 80 mm×80 mm×60 mm 的
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Hot Working Technology 2009, Vol.38, No.4
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
钢 坯 ，然 后 在 1200 ℃保 温 45 min，热 轧 至 3 mm， 经酸洗，最终冷轧至 1.2 mm。 随后用 Gleeble3800 对 冷 轧 板 进 行 热 模 拟 退 火 ，两 相 区 退 火 温 度 (T1) 选 择 780、800、820 和 840 ℃；两相区 保温时间(t1)为 90 s；贝氏体区 等温温度(T2)选 择 380、400、420 和 440 ℃；等温时间(t2)选取 180 s 和 240 s。 1.2 实验方法
Key words：transformation-induced plasticity; continuous annealing process; retained austenite; mechanical property
TRIP(Transformation Induced Plasticity)钢即相 变诱发塑性钢，其特点是强塑积(抗拉强度×断裂 总伸长率)高，合金元素含量低、成分简单，是制作 汽车零部件所要求的既保持很高的强度，又具有 良好成形性的理想材料[1]。因此，TRIP 钢的应用在 汽车界引起了广泛的关注， 并成为汽ial & Heat Treatment
2009 年 2 月
TRIP1000 钢的连续退火工艺及组织性能
张 梅, 唐 荻, 江海涛, 熊自柳
(北京科技大学 高效轧制中心, 北京 100083)
摘 要：对低碳硅锰钢进行了一系列的两相区退火和贝氏体区等温处理，通过拉伸试验测试热处理后的力学
Abstract：A series of intercritical annealing and isothermal treatment in bainite region for low carbon Si-Mn experimental steel were carried out. The mechanical properties of experimental steel after heat treatment were tested through the tensile experiment. The change of content of retained austenite after heat treatment was detected using the analytical method of X-ray diffraction. And the microstructure after heat treatment was observed by SEM. The results show that when intercritical annealing temperature is 820 ℃, isothermal bainite treatment temperature is 420 ℃ and isothermal treatment time is 240 s, the microstructure of three phase, which are ferrite, bainite and retained austenite, can be obtained in TRIP1000. Under this heat treatment process, crystal dimension of the specimen is between 2 μm and 4 μm, the content of retained austenite in the specimen and the content of carbon in retained austenite are higher than other specimens'. So TRIP1000 steel has the best mechanical properties, and its UTS×EL can reach 23088MPa·%.