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汽車用高強度TRIP鋼組織性能及成形工藝
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-11-14
目前，我國已成為汽車產銷量的第一大國，隨著汽車產量和保有量的增加，油耗、安全和環(huán)保已成為亟待解決的三大問題，除提出相應的法規(guī)進行約束外，各國汽車工業(yè)界認為，汽車輕量化是解決以上問題的有效手段，這是因為減輕汽車的質量可減少能源消耗和溫室氣體排放。研究表明，汽車約75%的油耗與整車質量有關，汽車質量每下降10%，油耗下降8%。對商用車的研究表明，汽車質量每減少1000公斤，油耗可下降6～7%，油耗的下降表明CO2、NOX等有害氣體排放減少。另外，汽車質量的減少，會降低動力和動力系統(tǒng)的負荷，提高行駛的平穩(wěn)性和舒適性，因此需要提高汽車用鋼板的強度、剛度和塑性，以盡量減輕汽車板的厚度和用量。
TRIP鋼具有良好的強度，同時也具有良好的塑性，目前國內外大量用于生產汽車板和其他汽車零件。國內外工業(yè)生產用TRIP鋼的抗拉強度主要有600MPa和800MPa規(guī)格的，此外，1000MPa以上級別的TRIP鋼也正在研制。由于TRIP鋼在熱成形過程中會發(fā)生相變誘發(fā)塑性和形變誘發(fā)馬氏體相變，所以熱成形工藝參數(shù)、溫度、變形速率、冷卻速度等都會影響到成形后工件的組織和性能。
相變誘發(fā)塑性鋼通常為多相組織，由鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體三相組成。TRIP效應是鋼中的殘余奧氏體在產生應變時轉變?yōu)轳R氏體，從而提高了塑性，達到了強韌化的目的。TRIP鋼的特征歸納為：強度高、韌性大，具有良好的成形性，加工硬化指數(shù)較高，疲勞強度高，成形后烘烤硬化性能強，加工硬化指數(shù)高，受沖擊時吸收能量較高。
由于鋼中具有足夠的殘余奧氏體量，具有TRIP現(xiàn)象，即當制件受到外加應力沖壓變形時，在應力集中區(qū)域的殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，使該區(qū)域的強度得到提高。這種變化延遲了該區(qū)域的進一步變形，因而使均勻伸長率和總伸長率數(shù)值升高，提高了鋼的塑性和強度，滿足了汽車形狀復雜零件成形和安全的要求。
TRIP鋼良好的性能是殘余奧氏體應變誘發(fā)相變和鐵素體基體相共同作用的結果，因而在熱成形連續(xù)冷卻過程中需要控制工藝參數(shù)和鐵素體的體積分數(shù)。鐵素體硬度較低，塑性好，是TRIP鋼成形性能的關鍵相，一般體積分數(shù)在50%以上。在拉伸成形時，鐵素體可吸收殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體，體積變化產生能量，從而強化了鐵素體。殘余奧氏體對TRIP鋼性能的影響取決于該相所占體積分數(shù)，只有當鋼中的殘余奧氏體的體積分數(shù)大于8%，在變形時才能產生TRIP效應。
汽車用高強度TRIP鋼的性能和組織密切相關，而組織又取決于成形工藝，成形工藝又與設備和操作技術相關。TRIP鋼具有廣闊的使用前景，目前對其復雜的組織、性能的影響因素及TRIP效應的機理尚有待于進一步研究和完善。
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