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DP钢与TRIP钢的组织性能介绍姓名：亓博丽 学号：1104240579 一、DP钢：双相钢（Dual Phase Steel）1、 简介双相钢是指低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控制轧制工艺而得到的主要由铁素体(F)+少量(体积分数20%)马氏体(M)组成的高强度钢。一般将铁素体与奥氏体相组织组成的钢称为双相不锈钢，将铁素体与马氏体相组织组成的钢称为双相钢。2、 化学成分双相钢在化学成分上的主要特点是低碳低合金。主要合金元素以Si、Mn为主,另外根据生产工艺及使用要求不同,有的还加入适量的Cr、Mo、V元素,组成了以Si-Mn系、Mn-Mo系、Mn-Si-Cr-Mo系、Si-Mn-Cr-V系为主的双相钢系列。（1）硅在双相钢中主要起净化铁素体，增加奥氏体稳定性以及固溶强化的作用。硅对马氏体形成的形态和分布也有明显影响，高硅双相钢容易得到呈纤维状分布的马氏体，这有利于双相钢力学性能的改善。 （2）锰为扩大相区元素，起到稳定奥氏体的作用。由于Mn的添加将降低Ac1，和Ac3，因此含锰钢在同样的处理条件下将比低碳钢得到更高的马氏体体积分数。 （3）合金元素铬可增加奥氏体淬透性，降低铁素体的屈服强度，有利于获得低屈服强度的双相钢。 （4）元素铝可以使铁素体从奥氏体中析出并增加奥氏体的稳定性，对珠光体的形成具有强烈的阻碍作用，有利于在实际生产中控制工艺参数。（5）铌是目前应用较多的合金元素之一，双相钢中铌的添加可在热轧和奥氏体转变为铁素体的过程中延迟静态和动态再结晶，进而细化铁素体和淬火后的马氏体晶粒，提高双相钢的强度同时改善其塑韧性。（6）V和Ti是强碳化物形成元素，由于其容易和C, N原子结合生成二次相，故可以起到细化晶粒，强化基体的作用。3、性能指标由于双相钢的显微组织具有细化晶粒、晶界强化、第二相弥散强化、亚晶结构及残留奥氏体利用等强韧化手段,而使得双相钢综合性能优良,表现在其既具有高的强度又具有良好的韧塑性。（1）双相钢具有高强度、高韧性,即具有很好的强度和韧性配合。另外双相钢具有较高强屈比(b/0.2)、较高的延伸率和很高的加工硬化率,而且无不连续屈服现象。这些使其具有良好的成形加工性能,尤其是避免了深度拉伸和深冲压加工时的局部径缩及断裂象,特别适用于冷拔、冷轧、冷冲压等冷加工成形。典型的双相钢屈服强度s为310MPa，拉伸强度b为655MPa。 （2）双相钢板材具有顺板面纵向与横向力学性能差异小的特点,即具有小的各向异性。（3）双相钢具有良好的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能,这是由于处于铁素体中的马氏体作为高硬度的第二相阻止了裂纹的扩展,从而提高了双相钢的冲击韧性。（4）双相钢具有良好的焊接性能。（5）双相钢板材具有顺板面纵向与横向力学性能差异小的特点，即具有小的各向异性（6）双相钢焊接性能良好而且具有高的碰撞吸收能力。4、生产工艺双相钢可由低碳钢或低合金钢经临界区处理或控制轧制而得到。这类钢具有高强度和高延性的良好配合，已成为一种强度高、成形性好的新型冲压用钢。主要有：4.1 热轧法将热轧钢材的终轧温度控制在两相区的某一范围,然后快速冷却,即通过控制最终形变温度及冷却速度的方法获得铁素体+马氏体双相组织。该方法又分为两种:一是常规热轧法,即在通常的终轧及卷取温度下获得双相组织;二为极低温度卷取热轧法,即线材或钢带在Ms点以下进行卷取,以获得双相组织。4.2 热处理法将热轧或冷轧后的钢材重新加热到两相区并保温一定时间,然后以一定速度冷却,从而获得所需要的F+M双相组织。目前冷轧双相钢带一般采用连续退火机组生产，退火工艺包括:加热到两相区均热，缓慢冷却、快速冷却完成马氏体转变和过时效处理。相对于热轧法，热处理法生产双相钢工艺易于控制，其产品表面质量、外观、尺寸精度等较好，但生产流程复杂，成本较高。5、性能特点及用途 双相钢综合性能优良，表现在其既具有高的强度又具有良好的韧塑性，双相钢的力学性能特征可以概括为以下几方面: （1）连续屈服，应力应变曲线呈光滑的拱形，无屈服点延伸。这就避免成型零件表面起皱，从而不需要附加的精整工序。 （2）双相钢具有低的屈强比，即低的屈服强度、高的抗拉强度。通常高强钢的屈强比60%一o%，而双相钢的屈强比可达到so%。由于带钢在进行成型加工时，成型难易主要受屈服强度的影响，所以低的屈服强度有利于对带钢进行成型加工，回弹小，同时冲压模具的磨损也小，有效地降低了汽车生产的成本。（3）均匀延伸率和总延伸率高大。与同样强度的低合金高强度钢相比，双相钢的均匀延伸率和总延伸率要高1/3或1倍以上，因此双相钢具有强度和塑性的良好配合。 （4）双相钢具有相当高的初始加工硬化能力。双相钢的n值通常都大于0. 18一0. 20，个别高达0. 26 ,几乎相当于一般低合金高强钢n值的2倍。双相钢的这种早期的加工硬化行为，已经证实能够提高材料在成形过程中的应变分配的均匀性，有利于防止早期鼓起和褶皱的发生。（5）双相钢具有良好的烘烤硬化性。烘烤硬化值(BH)较高，通常BH值可达到3s一80 MPa。这使得成形零件的屈服强度在烤漆工序中得到提高，使构件在使用中具有较高的压痕抗力或较高的帽形结构压溃吸能。以不锈钢为例，双相钢具有双相组织，其性能特点兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，与铁素体不锈钢比双相钢韧性高，脆性转变温度低，耐晶间腐蚀性能焊接性能显著提高。同时保留铁素体不锈钢一些特点，如475度脆性，导热系数高膨胀性小，具有超塑性，与奥氏体不锈钢比双相钢强度更高，耐应力腐蚀，耐晶间腐蚀，耐腐蚀疲劳的性能有明显改善。由于这种双相复合的组织状态，使其具有良好的强塑性匹配及冷变形性能，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速。可用于制造冷冲、深拉成型的复杂构件，也可用作管线钢、链条、冷拔钢丝、预应力钢筋等并且也成功的应用于汽车的保险杠、车门、车轮以及车体的纵向横梁等各种安全零件中，越来越受到汽车厂商和钢铁厂商的青睐。 二、TRIP钢：相变诱导塑性钢（Transformation Induced Plasticity Steel）1、 简介 相变诱导塑性钢是通过相变诱导塑性效应而使钢板中残余奥氏体在塑性变形作用下诱发马氏体形核，引入相变强化和塑性增长机制，提高钢板的强度和韧性。2、组织成分相变诱导塑性钢组织为多相组织，主要由铁素体、贝氏体、残余奥氏体和少量马氏体组成，各组织含量如下：铁素体(50 60)、贝氏体(25 40)、残余奥氏体(5 15)3、 相变诱导塑性1967年，美国人札凯(VFZackay)等设计一种含有大量铬、镍、钼、锰、硅的低碳高合金亚稳奥氏体钢。这种钢的马氏体点Ms(形变导致马氏体相变的上限温度)低于室温。在经低温形变热处理(450形变76%80%)以后，Md点变得高于室温，但Ms点仍远低于室温(低于一196)，此时钢的组织为奥氏体内含有细小弥散的合金碳化物和高密度的位错。 具有这种组织结构的奥氏体钢，随后在室温使用时，由于裂纹前端存在的应力集中，会使裂纹前端区的奥氏体变为马氏体。因为形成马氏体需要消耗大量能量，从而使裂纹传播发生困难，这样就会既增高钢的强度(马氏体强化)又增大断裂韧性KIC(消耗裂纹传播所需的能量)。 这种逐步进行的局部马氏体相变过程导致的塑性被称为相变诱导塑性。4、性能指标相变诱导塑性钢是已有的断裂韧性最好的超高强韧钢。室温KIC可达177MN.m，在一196K-c也高达46MN.下图为不同TRIP钢的力学性能对照表：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，在变形过程中能逐步转化成马氏体。TRIP钢组织决定了其优异的力学性能，因此TRIP钢在具有高强度的同时还具有优异的塑性。铁素体是软相，在拉伸过程中能协调贝氏体的变形；贝氏体能提高TRIP钢的强度；奥氏体在室温拉伸时转化成马氏体，马氏体相变产生应力松弛，使塑性增加。另外相变生成的马氏体又能够强化TRIP钢，使TRIP钢的强度提高m。5、生产工艺按照生产工艺，TRIP钢可分为三种：高温形变热处理(热轧TRIP钢)、两相区退火+中温区退火、改进的热处理生产工艺(在热轧后进行罩式退火)。用热轧工艺生产TRIP钢，不但能够缩短工艺流程，节约生产时间，而且节约生产成本。TRIP钢生产工艺流程如图1所示，直接卷取的为热轧TRIP钢工艺流程，经过冷轧退火的为冷轧rIRIP钢工艺流程。6、性能特点及用途（1）在具有高强度的同时还具有良好的塑性，即强塑积很高，用于制造汽车可以有效减轻车重而不降低安全性能，因此受到越来越多的汽车制造厂和钢铁生产厂的欢迎。（2）由于性能优异，TRIP钢也较多地应用于海上采油平台、输油管道、压力容器中厚板以及防震钢等的结构件当中 。（3）TRIP钢的TRIP效应对变形模式比较敏感，不同的变形模式下产生的塑性增长模式不同，而平面变形最有利于TRIP效应的发挥。（4）TRIP钢的焊接接头的综合力学性能和冲击韧性良好，虽然焊接热影响区硬化较明显，但由于焊接后无冷裂纹和低温裂纹的产生，可焊性好，不用预热进行焊接。已成功试制出了减震器支座和轿车制动踏板臂，实践中也证明该钢具有良好的成型性和可焊性。（5）因其优良的高速力学性能和疲劳性能，受到现代汽车制造上的青睐，主要用于汽车结构件及其加强件。例如：WHT600T，强度级别60公斤。因这种车板强度高，大致能能使车身减薄10-20%，从而减少成本，降低油耗。TRIP钢与其他同级别的高强度钢相比，最大特点是兼具高强度和高延伸性能，可冲制较复杂的零件；还具有高碰撞吸收性能，一旦遭遇碰撞，会通过自身形变来吸收能量，而不向外传递，常用作汽车的保险杠、汽车底盘等防撞部位。三、其他钢种1、TWIP钢：孪生诱发塑性钢Twinning Induced Plasticity SteelTWIP钢的最大特点是：在保持高抗拉强度的同时，具有极高的均匀延伸性，很高的能量吸收能力及优良的成形性；此外，它几乎没有低温脆性现象，直到-196-200，仍然未出现低温脆性转变。2、CP钢：复相钢 Multiphase Steel CP钢综合力学性能良好。虽然随着峰值温度增加、冷却速度增大对金相组织有一些影响,但常温冲击性能和低温冲击性能比较稳定3、AHSS钢：先进高度强钢，也称为高级高强度钢 Advanced Hi