相变诱发塑性(TRIP)钢
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TRIP钢的成分特点
TRIP钢的成分以C-Mn-Si合金系统为主，有时也 可根据具体情况添加少量的Cr、V、Ni等合金元 素。因此，它的成分特征是：低碳、低合金化 、钢质纯净
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TRIP钢的组织特点
TRIP钢具有多相组织，既有软相铁素体，也有 硬相贝氏体，还有亚稳定的残余奥氏体，钢中 组织的合理配比、亚稳相的稳定性等决定了 TRIP钢的力学性能
当钢中Mn含量较高时，会导致TRIP钢板中生成 带状组织；但是Si元素的存在，可消除钢板中 的带状组织
低碳Si-Mn系TRIP钢中Mn元素的成分变化范围在 1.0%~2.0%之间
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微合金元素Nb
微合金元素铌可有效控制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，这些均有利于TRIP钢获得 优良的力学性能
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TRIP钢的化学成分及其对性能的 影响
基本合金元素
C元素的影响 Si元素的作用 Mn元素的作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ非基本元素
微合金元素作用 其它合金元素的作用
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C元素的影响
在低碳Si-Mn系TRIP钢中，能最有效地稳定奥氏 体的元素是C，奥氏体中含C量是影响其Ms点的 主要因素
同时，随着低碳Si-Mn系TRIP钢中C含量的提高 ，其在临界温度范围内退火时所形成的奥氏体 体积分数也提高，由此可见增加钢中C元素的含 量，可显著提高显微组织中残余奥氏体含量
Cu：铜有很强的固溶强化作用，但铜的溶解仅 在高温时发生；铜还通过细化晶粒来提高强度 ；含铜的TRIP钢避免了贝氏体相变过程中碳化 物的形成，使残余奥氏体的稳定性得到提高， 综合力学性能最佳，而且具有降低等温温度和 缩短等温时间的作用，能够降低能量消耗，节 省时间，提高生产率
Al：铝降低了碳在铁素体中的活度系数，提高 碳在铁素体中的固溶度，高的铝含量，导致了 残余奥氏体的高的碳含量；铝提高了渗碳体开 始温度，更重要的是，铝加速了贝氏体的形成 ；铝的缺点是固溶强化效果差，以及大大的提 高了Ms温度
低碳Si—Mn系TRIP钢中，Si元素含量控制在 1.0%~1.5%之间
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Mn元素的作用
Mn元素有较强的稳定奥氏体的作用，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
Mn主要影响奥氏体生成后向铁素体长大的过程 以及奥氏体与铁素体的最终平衡
加入Mn元素使先共析铁素体析出线右移，这样 使退火冷却过程中铁素体析出量较少，以保证 最终显微组织中残余奥氏体含量
当然，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
C-Si-Mn系TRIP钢中C含量一般低于0.02%
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Si元素的作用
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
冷却过程中，Si元素抑制碳化物的形核与析出 ，使珠光体转变“C”曲线右移，滞缓了珠光体 的形成
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铁素体对TRIP钢性能的影响
铁素体是TRIP钢中的基体组织，硬度低，塑性 较好，其含量由两相区等温转变过程控制，一 般在50％以上
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贝氏体对TRIP钢性能的影响
贝氏体作为TRIP钢中的硬质相，能提高TRIP钢 的强度
钢板在贝氏体转变区等温处理时，发生奥氏体 向贝氏体的转变，由于碳原子在贝氏体中固溶 度远小于奥氏体，因此大量的碳原子将扩散到 相邻奥氏体内
TRIP钢
Transformation Induced Plasticity Steel
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TRIP钢板最先是由V.F.Zackay发现并命名 随着节能减排要求逐渐严格和汽车制造技术的发展
, 越来越多的高强度钢板被用于汽车结构件和覆盖 件的制造 与其它高强度钢板相比, DP 钢和 TRIP钢都具有高 强度和良好韧性的优点, 是汽车轻量化的理想材料 目前, DP 钢在汽车上的应用比 TRIP 钢广泛 虽然 TRIP 钢目前在汽车用钢中所占比例仅 4 % , 但由于其独特的强韧化机制和高的强韧性 (强塑积 可达21000MPa·%) ,被公认为是新一代汽车用高强 度钢板 日本的钢铁公司目前在TRIP 钢方面的研究、开发 已处于世界领先地位
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TRIP效应
TRIP 效应是残余奥氏体向马氏体转变使得强度和 塑性同时提高的效应。这种残余奥氏体在室温下比 较稳定 , 但在变形时会发生马氏体相变 , 诱发钢 的塑性提高
TRIP 钢在变形过程中 , 残余奥氏体转变成高强度 的高碳马氏体 , 同时伴随着体积膨胀 , 因而抑制 了塑变的不稳定 , 增加了均匀延伸的范围 , 故使 得强度和塑性同时提高。
ω(Nb)=0.05%与不含铌的热轧TRIP钢相比，前 者可以同时获得高的伸长率和高强度
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微合金元素Mo
Mo是强烈稳定奥氏体元素，同时具有重要的固 溶强化作用，此外Mo能强烈延迟碳化物的析出 ，能起到部分取代Si的作用
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其它合金元素的作用
P：磷可以用来减小硅在TRIP钢中的聚集而不影 响钢的力学性能，对Ac1、Ac3的影响较小
在贝氏体转变区等温时，由于Si元素为非碳化 物形成元素，又以置换固溶体的形式存在，扩 散很困难，故使碳化物形核困难，导致贝氏体 铁素体和过冷奥氏体中均无碳化物析出
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另外，Si元素有缩小奥氏体相区的的作用，Si 元素含量提高，在两相区退火时使奥氏体比例 下降
低碳Si—Mn系TRIP钢中含Si量只有在超过1.0% 的情况下，才有可能导致最终显微组织中残余 奥氏体的体积分数显著提高
随着贝氏体区的长大，相邻奥氏体内的碳浓度 不断升高，直到奥氏体的临界转变温度T0接近 于等温温度
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残余奥氏体对TRIP钢的影响
残余奥氏体是TRIP效应的来源
残余奥氏体含量与稳定性对TRIP效应都有影响 ，只有达到残余奥氏体含量与稳定性的统一， 才能获得最佳的力学性能
TRIP钢的成分特点
TRIP钢的成分以C-Mn-Si合金系统为主，有时也 可根据具体情况添加少量的Cr、V、Ni等合金元 素。因此，它的成分特征是：低碳、低合金化 、钢质纯净
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TRIP钢的组织特点
TRIP钢具有多相组织，既有软相铁素体，也有 硬相贝氏体，还有亚稳定的残余奥氏体，钢中 组织的合理配比、亚稳相的稳定性等决定了 TRIP钢的力学性能
当钢中Mn含量较高时，会导致TRIP钢板中生成 带状组织；但是Si元素的存在，可消除钢板中 的带状组织
低碳Si-Mn系TRIP钢中Mn元素的成分变化范围在 1.0%~2.0%之间
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微合金元素Nb
微合金元素铌可有效控制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，这些均有利于TRIP钢获得 优良的力学性能
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TRIP钢的化学成分及其对性能的 影响
基本合金元素
C元素的影响 Si元素的作用 Mn元素的作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ非基本元素
微合金元素作用 其它合金元素的作用
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C元素的影响
在低碳Si-Mn系TRIP钢中，能最有效地稳定奥氏 体的元素是C，奥氏体中含C量是影响其Ms点的 主要因素
同时，随着低碳Si-Mn系TRIP钢中C含量的提高 ，其在临界温度范围内退火时所形成的奥氏体 体积分数也提高，由此可见增加钢中C元素的含 量，可显著提高显微组织中残余奥氏体含量
Cu：铜有很强的固溶强化作用，但铜的溶解仅 在高温时发生；铜还通过细化晶粒来提高强度 ；含铜的TRIP钢避免了贝氏体相变过程中碳化 物的形成，使残余奥氏体的稳定性得到提高， 综合力学性能最佳，而且具有降低等温温度和 缩短等温时间的作用，能够降低能量消耗，节 省时间，提高生产率
Al：铝降低了碳在铁素体中的活度系数，提高 碳在铁素体中的固溶度，高的铝含量，导致了 残余奥氏体的高的碳含量；铝提高了渗碳体开 始温度，更重要的是，铝加速了贝氏体的形成 ；铝的缺点是固溶强化效果差，以及大大的提 高了Ms温度
低碳Si—Mn系TRIP钢中，Si元素含量控制在 1.0%~1.5%之间
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Mn元素的作用
Mn元素有较强的稳定奥氏体的作用，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
Mn主要影响奥氏体生成后向铁素体长大的过程 以及奥氏体与铁素体的最终平衡
加入Mn元素使先共析铁素体析出线右移，这样 使退火冷却过程中铁素体析出量较少，以保证 最终显微组织中残余奥氏体含量
当然，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
C-Si-Mn系TRIP钢中C含量一般低于0.02%
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Si元素的作用
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
冷却过程中，Si元素抑制碳化物的形核与析出 ，使珠光体转变“C”曲线右移，滞缓了珠光体 的形成
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铁素体对TRIP钢性能的影响
铁素体是TRIP钢中的基体组织，硬度低，塑性 较好，其含量由两相区等温转变过程控制，一 般在50％以上
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贝氏体对TRIP钢性能的影响
贝氏体作为TRIP钢中的硬质相，能提高TRIP钢 的强度
钢板在贝氏体转变区等温处理时，发生奥氏体 向贝氏体的转变，由于碳原子在贝氏体中固溶 度远小于奥氏体，因此大量的碳原子将扩散到 相邻奥氏体内
TRIP钢
Transformation Induced Plasticity Steel
精品课件
TRIP钢板最先是由V.F.Zackay发现并命名 随着节能减排要求逐渐严格和汽车制造技术的发展
, 越来越多的高强度钢板被用于汽车结构件和覆盖 件的制造 与其它高强度钢板相比, DP 钢和 TRIP钢都具有高 强度和良好韧性的优点, 是汽车轻量化的理想材料 目前, DP 钢在汽车上的应用比 TRIP 钢广泛 虽然 TRIP 钢目前在汽车用钢中所占比例仅 4 % , 但由于其独特的强韧化机制和高的强韧性 (强塑积 可达21000MPa·%) ,被公认为是新一代汽车用高强 度钢板 日本的钢铁公司目前在TRIP 钢方面的研究、开发 已处于世界领先地位
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TRIP效应
TRIP 效应是残余奥氏体向马氏体转变使得强度和 塑性同时提高的效应。这种残余奥氏体在室温下比 较稳定 , 但在变形时会发生马氏体相变 , 诱发钢 的塑性提高
TRIP 钢在变形过程中 , 残余奥氏体转变成高强度 的高碳马氏体 , 同时伴随着体积膨胀 , 因而抑制 了塑变的不稳定 , 增加了均匀延伸的范围 , 故使 得强度和塑性同时提高。
ω(Nb)=0.05%与不含铌的热轧TRIP钢相比，前 者可以同时获得高的伸长率和高强度
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微合金元素Mo
Mo是强烈稳定奥氏体元素，同时具有重要的固 溶强化作用，此外Mo能强烈延迟碳化物的析出 ，能起到部分取代Si的作用
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其它合金元素的作用
P：磷可以用来减小硅在TRIP钢中的聚集而不影 响钢的力学性能，对Ac1、Ac3的影响较小
在贝氏体转变区等温时，由于Si元素为非碳化 物形成元素，又以置换固溶体的形式存在，扩 散很困难，故使碳化物形核困难，导致贝氏体 铁素体和过冷奥氏体中均无碳化物析出
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另外，Si元素有缩小奥氏体相区的的作用，Si 元素含量提高，在两相区退火时使奥氏体比例 下降
低碳Si—Mn系TRIP钢中含Si量只有在超过1.0% 的情况下，才有可能导致最终显微组织中残余 奥氏体的体积分数显著提高
随着贝氏体区的长大，相邻奥氏体内的碳浓度 不断升高，直到奥氏体的临界转变温度T0接近 于等温温度
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残余奥氏体对TRIP钢的影响
残余奥氏体是TRIP效应的来源
残余奥氏体含量与稳定性对TRIP效应都有影响 ，只有达到残余奥氏体含量与稳定性的统一， 才能获得最佳的力学性能