65锰钢板随着能源危机和环境问题的日趋严重,轻量化逐渐成为汽车工业发展的方向之一,也越来越受到工业界和学术界的关注和重视。汽车轻量化是指在保证安全性的前提下,降低汽车重量,从而减少燃料消耗和降低尾气排放。由于钢铁材料约占汽车总重的～60%,因此采用高强度钢板代替普通钢板以减薄车身板材厚度,是实现汽车轻量化的有效方法。传统高强度钢和***代***高强度钢无法满足未来汽车用钢的全部性能要求,而第二代***高强钢,如奥氏体钢和孪晶诱发塑性钢(TWIP)等,则因为较高的合金含量而导致成本偏高,因此出现了兼具低成本、高性能的第三代***高强钢。依据多年来高强钢强韧化机理的研究成果,第三代***高强度钢的设计思想在于充分利用相变强化、晶粒细化及位错强化等传统手段保证强度,并引入亚稳奥氏体,利用其相变诱导塑性(TRIP)来提高成形性能。目前,淬火-配分钢(quenchingandpartitioning,Q&P)和中锰钢(mediumMn)被广泛认为是第三代***高强钢中具有发展前景的新钢种。基于以上背景,本文在***自然科学******项目资助下,以含亚稳奥氏体的Q&P钢和中锰钢为研究对象。主要研究了热处理工艺参数对实验钢显微***和力学性能的影响,着重研究了两种钢中亚稳奥氏体的含量、形貌、分布特征以及力学稳定性。设计了Mo-Nb和Ni-Mo-Ti复合添加Q&P钢及含Cu中锰钢,研究添加合金元素对两种钢***性能的影响。***的主要工作及研究成果如下:(1)系统研究了C-Mn-Si系实验钢经完全奥氏体化后Q&P处理(FQP)和临界区部分奥氏体化后Q&P工艺处理(IQP),试样中的显微***和力学性能差异。前者***中残余奥氏体含量约为3.5～9.6%,以薄膜状为主;后者***中残余奥氏体含量可达到7.4～13.0%,且主要呈块状。IQP试样中,残余奥氏体在变形过程中更容易形成马氏体晶核而发生转变,力学稳定性相对较差。采用FQP工艺处理实验钢的强塑积约为15～20GPa%;而IQP工艺处理实验钢的强塑积变化范围达20～28GPa%,其中一步IQP处理的力学性能更为均衡,抗拉强度为1140～1280MPa,断后延伸率为17～22%。Q&P钢的抗拉强度决定于基体马氏体的回火程度,随配分温度升高和配分时间延长而降低,对淬火温度变化不敏感;屈服强度随配分时间延长呈增加趋势。此外,实验验证了Q&P钢具有较高的烘烤硬化值(≥100MPa),并发现烘烤处理不影响Q&P钢中残余奥氏体的含量。(2)提出并实现了一种新的IQP-HDG工艺,其特点是利用低成本C-Mn-Si系实验钢,在热镀锌的温度与时间参数范围内实现碳配分。按照此思路进行了工艺模拟实验研究,所获试样具有优异的强度-塑性结合,强塑积***高可达30.0GPa%,与相同成分经完全奥氏体化后Q&P处理的试样相比强塑积提高约50%。(3)在C-Mn-Si系实验钢的研究基础上,对Mo-Nb和Ni-Mo-Ti合金元素复合添加实验钢Q&P处理后的显微***和力学性能进行了研究。结果表明,添加合金元素可以使原奥氏体晶粒细化,进而使马氏体板条厚度减小,但是对薄膜状残余奥氏体的厚度没有明显影响;还可使Q&P钢中残余奥氏体含量增加,但残余奥氏体中碳含量相应降低。Mo-Nb和Ni-Mo-Ti合金元素复合添加使实验钢经完全奥氏体化后Q&P处理试样的强塑积接近或超过20GPa%,随工艺参数变化的波动减小,力学性能稳定性提高,这有利于拓宽工艺窗口,保证产品质量。(4)开发了一种含Cu中锰钢,并验证了奥氏体逆相变退火过程中可以实现富Cu粒子在回火马氏体或再结晶铁素体内部析出,进而起到强化作用。在相同的热处理条件下,含Cu中锰钢比无Cu中锰钢的抗拉强度提高90～155MPa,强塑积***高可达42.3GPa%。逆相变退火过程中C、Mn原子不断向奥氏体晶粒富集,同时马氏体板条内部位错密度降低,使回火马氏体逐渐变软而逆相变奥氏体强度提高,导致试样的抗拉强度随退火时间延长先增加后趋于稳定,而屈服强度先降低之后保持不变。与淬火马氏体退火试样相比,冷轧马氏体退火后的抗拉强度略有提高,而屈服强度显著提高,并且拉伸应力-应变曲线出现屈服平台,为明显的不连续屈服。(5)实验观察到中锰钢的淬火马氏体经逆相变退火后显微***仍然呈板条状,逆相变奥氏体以针状为主,厚度约120～270nm,且与回火马氏体基体符合K-S晶体学关系;冷轧马氏体经退火后显微***为亚微米级再结晶铁素体和奥氏体晶粒,并且前者形成了强烈的γ织构({111}晶面平行于轧制平面),后者则主要形成了{110}晶面平行于轧制平面的织构,但强度较弱。此外,还发现逆相变奥氏体含量几乎不受退火前原始***影响,但奥氏体的稳定性存在差异,冷轧马氏体退火试样中的等轴奥氏体晶粒发生马氏体相变的形核速率更高,力学稳定性较差。(6)检测了Q&P钢和中锰钢动态力学性能。结果表明,在高应变速率下,Q&P钢和中锰钢仍然具有优异的强度-塑性结合,断裂行为均为韧性断裂。应变速率提高所导致的性能变化是位错滑移阻力增加,绝热温升引起软化以及对TRIP效应影响的综合反映。)