ТВИП сталь
Сталь с пластичностью, индуцированной двойникованием , также известная как сталь TWIP, представляет собой класс аустенитных сталей , которые могут деформироваться как за счет скольжения отдельных дислокаций , так и за счет механического двойникования по {1 1 1} γ <1 1 > γ -система. [1] Они обладают выдающимися механическими свойствами при комнатной температуре, сочетая высокую прочность (предел прочности при растяжении до 800 МПа) и пластичность (удлинение до разрушения до 100%) на основе высокой способности к наклепанию. 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%). Стали имеют низкую энергию дефектов упаковки (от 20 до 40 мДж/м). 2 ) при комнатной температуре. Хотя детали механизмов, контролирующих деформационное упрочнение сталей TWIP, до сих пор неясны, высокое деформационное упрочнение обычно связывают с уменьшениемдлины свободного пробега дислокаций с увеличением доли двойников деформации, поскольку они считаются сильными препятствиямик скольжению дислокации. Поэтому количественное исследование деформационного двойникования в сталях TWIP имеет решающее значение для понимания механизмов их 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 плоскостях {111}.
История
[ редактировать ]Первая сталь, основанная на пластичности, вызванной механическим двойникованием, была обнаружена в 1998 году и имела прочность 800 МПа с общим удлинением более 85%. [2] Эти значения изменяются в зависимости от температуры деформации, скорости деформации и химического состава. [3] [4]
Исследователи показали, что повышенное деформационное упрочнение , связанное с разделением аустенитных зерен , является основным фактором, способствующим общему удлинению сталей TWIP, в которых механические деформации двойников имеют довольно небольшой вклад. [5]
Композиции
[ редактировать ]Стали TWIP обычно содержат большие концентрации Mn, поскольку крайне важно сохранить аустенитную структуру, основанную на тройной системе Fe-Mn-Al. [6] и контролировать энергию дефектов укладки (SFE) сплавов на основе железа. [7] [8]
Добавление алюминия в стали TWIP с высоким содержанием железа и марганца обусловлено тем, что оно значительно увеличивает SFE и, следовательно, стабилизирует аустенит против фазовых превращений, которые могут произойти в сплавах Fe-Mn во время деформации. [9] Кроме того, он укрепляет аустенит за счет закалки в твердом растворе. [10]
Характеристики
[ редактировать ]
Аустенитные стали широко используются во многих областях применения из-за их превосходных свойств.прочность и пластичность в сочетании с хорошей износостойкостью и коррозионной стойкостью. Стали с высоким содержанием марганца TWIP привлекательны для автомобильной промышленности из-за их высокого энергопоглощения, которое более чем в два раза превышает аналогичный показатель у обычных высокопрочных сталей. [3] и высокая жесткость, которая может повысить безопасность при столкновении. [4]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Харшад Кумар Дхарамши Хансрадж Бхадешиа , сэр Роберт Хоникомб, Стали, микроструктура и свойства , Третье издание, публикации Баттерворта-Хайнемана, Великобритания, стр. 229. ISBN 0-7506-8084-9
- ^ Оливер Грассель и Георг Фроммейер, Влияние мартенситного фазового превращения и деформационного двойникования на механические свойства сталей Fe-Mn-Si-Al , Материаловедение и технологии, Vol. 14 (1998) № 12, стр. 1213-1216. дои : 10.1179/026708398790300891
- ^ Jump up to: а б с д Георг Фроммейер, Удо Брюкс и Питер Нойман, Сверхпластичные и высокопрочные марганцевые стали TRIP/TWIP для целей поглощения высокой энергии , ISIJ International, Vol. 43 (2003), стр. 438-446.
- ^ Jump up to: а б Оливер Грассель, Ларс Крюгер, Георг Фроммейер и Лотар Вернер Мейер, Разработка высокопрочных сталей Fe-Mn-(Al,Si) TRIP/TWIP - Свойства-Применение , Международный журнал пластичности, Vol. 16 (2000), стр. 1391–1409. два : 10.1016/S0749-6419(00)00015-2
- ^ Бо Цинь и Харшад Кумар Дхарамши Хансрадж Бхадешиа , Пластическая деформация из-за двойникования в аустенитных сталях TWIP , Материаловедение и технологии, Vol. 24 (2008) № 8, стр. 969-973. дои : 10.1179/174328408X263688
- ^ Сато К., Танака К. и Иноуэ, Определение a/g-равновесия в богатой железом части системы Fe-Mn-Al , ISIJ International, Vol. 29 (1989), стр. 788-792.
- ^ П. Я. Волосевич, В. Н. Гринднев и Ю. Н. Петров, Влияние марганца на энергию дефекта упаковки в железо-марганцевых сплавах , Физика металлов и металлография, Vol. 42 (1976), стр. 126–130.
- ^ Ю. К. Ли и К. С. Чой, Движущая сила мартенситного превращения γ → ε и энергия дефекта упаковки γ в двойной системе Fe-Mn , Металлургические операции и операции с материалами A, Vol. 31А (2000), стр. 355-360. два : 10.1007/s11661-000-0271-3
- ^ Цзяньфэн Ван, Шипу Чен, TY Hsu и Сюй Цзуяо, Стабильность переходных фаз в сплавах на основе Fe-Mn-Si , CALPHAD, Vol. 25 (2001), стр. 355–362. два : 10.1016/S0364-5916(01)00055-4
- ^ Дж. Чарльз, А. Бергезан и А. Луттс, Структурные и механические свойства высоколегированных марганцево-алюминиевых сталей , Journal de Physique Colloques, Vol. 43 (1982), стр. C4-435. doi : 10.1051/jphyscol:1982466