TWIP Steel - Википедия - TWIP steel

Сталь с индуцированной двойникованием пластичности который также известен как TWIP сталь это класс аустенитный стали которые могут деформировать как скольжение отдельных вывихи и механический побратимство на {1 1 1}γ<1 1 >γ система.[1]Они обладают выдающимися механическими свойствами при комнатной температуре, сочетающими высокую прочность (предел прочности на разрыв до 800 МПа) и пластичность (относительное удлинение до разрушения до 100%), основанную на высокой способности к наклепу. Стали TWIP имеют в основном высокое содержание Mn (более 20% по весу) и небольшие добавки таких элементов, как C (<1% по весу), Si (<3% по весу) или Al (<3% по весу). Стали имеют низкую энергию дефекта упаковки (от 20 до 40 мДж / м2) при комнатной температуре. Хотя детали механизмов, контролирующих деформационное упрочнение сталей TWIP, все еще неясны, высокое деформационное упрочнение обычно связывают с уменьшением длины свободного пробега дислокаций с увеличением доли деформационных двойников, поскольку они считаются сильными препятствиями для скольжения дислокаций. . Следовательно, количественное исследование деформационного двойникования сталей TWIP имеет решающее значение для понимания их механизмов деформационного упрочнения и механических свойств. Деформационное двойникование можно рассматривать как процесс зарождения и роста. Предполагается, что рост двойников происходит за счет совместного движения частиц Шокли на последующих {111} плоскостях.

История

Первая сталь, основанная на пластичности, вызванной механическим двойникованием, была обнаружена в 1998 году, она имела прочность 800 МПа при общем удлинении более 85%.[2] Эти значения зависят от температуры деформации, скорости деформации и химического состава.[3][4]

Исследователи показали, что увеличилось упрочнение объясняется разделением аустенита зерна является основным фактором, влияющим на общее удлинение сталей TWIP, в которых механическая деформация двойникования имеет довольно небольшой вклад.[5]

Композиции

Стали TWIP обычно содержат большие концентрации Mn, поскольку крайне важно сохранить аустенитную структуру на основе тройной системы Fe-Mn-Al. [6] и контроль Энергия разрушения стека (SFE) сплавов на основе железа.[7][8]

Добавление алюминия в стали TWIP с высоким содержанием Mn обусловлено тем, что он значительно увеличивает ЭДС и, следовательно, стабилизирует аустенит от фазовых превращений, которые могут происходить в сплавах Fe-Mn во время деформации.[9] Кроме того, он упрочняет аустенит за счет упрочнения твердого раствора.[10]

Характеристики

Полное и равномерное удлинение стали TWIP Fe – 55Mn – 3Al – 3Si мас.% В зависимости от температуры испытания; скорость деформации ε = 10−4.s−1.[3]
0,2% -ный предел прочности и предел прочности при растяжении стали TWIP Fe – 55Mn – 3Al – 3Si мас.% В зависимости от температуры испытания; скорость деформации ε = 10−4.s−1.[3]

Аустенитные стали широко используются во многих сферах применения из-за их превосходной прочности и пластичности в сочетании с хорошей износостойкостью и коррозионной стойкостью. Стали TWIP с высоким содержанием Mn привлекательны для автомобильной промышленности из-за их высокого поглощения энергии, которое более чем в два раза превышает показатели обычных высокопрочных сталей.[3] и высокая жесткость, которая может повысить безопасность при столкновении.[4]

Рекомендации

  1. ^ Харшад Кумар Дхарамши Хансрадж Бхадешия, Сэр Роберт Ханикомб, Стали, микроструктура и свойства, Третье издание, публикации Баттерворта-Хайнемана, Великобритания, стр. 229. ISBN  0-7506-8084-9
  2. ^ Оливер Грэссель и Георг Фроммайер, Влияние мартенситного фазового превращения и деформационного двойникования на механические свойства сталей Fe – Mn – Si – Al, Материаловедение и технологии, Том. 14 (1998) No. 12, pp. 1213-1216. Дои:10.1179/026708398790300891
  3. ^ а б c d Георг Фроммайер, Удо Брюкс и Петер Нойман, Сверхпластичные и высокопрочные марганцевые стали TRIP / TWIP для целей высокого поглощения энергии, ISIJ International, Vol. 43 (2003), с. 438-446.
  4. ^ а б Оливер Грэссель, Ларс Крюгер, Георг Фроммайер и Лотар Вернер Мейер, Разработка высокопрочных сталей Fe-Mn- (Al, Si) TRIP / TWIP - Свойства - Применение, Международный журнал пластичности, Vol. 16 (2000), стр. 1391-1409. Дои:10.1016 / S0749-6419 (00) 00015-2
  5. ^ Бо Цинь и Харшад Кумар Дхарамши Хансрадж Бхадешия, Пластическая деформация из-за двойникования в аустенитных сталях TWIP, Материаловедение и технологии, Том. 24 (2008) No. 8, pp. 969-973. Дои:10,1179 / 174328408X263688
  6. ^ Сато К., Танака К. и Иноуэ, Определение равновесия a / g в богатой железом части системы Fe-Mn-Al, ISIJ International, Vol. 29 (1989), стр. 788-792.
  7. ^ П.Я. Волосевич, В. Гринднев, Ю.Н. Петров, Влияние марганца на энергию дефекта упаковки в железо-марганцевых сплавах// Физика металлов и металлография. 42 (1976), стр. 126-130.
  8. ^ Ю.К. Ли и К.С. Чой, Движущая сила для мартенситного превращения γ → ε и энергия дефекта упаковки γ в бинарной системе Fe-Mn, Металлургические операции и материалы A, Vol. 31A (2000), стр. 355-360. Дои:10.1007 / s11661-000-0271-3
  9. ^ Цзяньфэн Ван, Шипу Чен, Т.Ю. Сюй и Сюй Цзуяо, Стабильность переходных фаз в сплавах на основе Fe-Mn-Si, CALPHAD, Vol. 25 (2001), стр. 355-362. Дои:10.1016 / S0364-5916 (01) 00055-4
  10. ^ Дж. Чарльз, А. Бергезан и А. Латтс, Структурные и механические свойства высоколегированных марганцево-алюминиевых сталей., Journal de Physique Colloques, Vol. 43 (1982), стр. C4-435. Дои:10.1051 / jphyscol: 1982466

Смотрите также