ТВИП сталь

Сталь с пластичностью, вызванной двойникованием , также известная как сталь TWIP, представляет собой класс аустенитных сталей , которые могут деформироваться как путем скольжения отдельных дислокаций , так и путем механического двойникования в системе {1 1 1} γ <1 1 > γ . [1] Они обладают выдающимися механическими свойствами при комнатной температуре, сочетающими высокую прочность (предел прочности на растяжение до 800 МПа) и пластичность (удлинение до разрушения до 100%), основанную на высокой способности к упрочнению. Стали TWIP в основном имеют высокое содержание Mn (более 20% по весу%) и небольшие добавки таких элементов, как C (<1 вес.%), Si (<3 вес.%) или Al (<3 вес.%). Стали имеют низкую энергию дефекта упаковки (от 20 до 40 мДж/м2 ) при комнатной температуре. Хотя детали механизмов, контролирующих деформационное упрочнение в сталях TWIP, до сих пор неясны, высокое деформационное упрочнение обычно приписывается уменьшению средней длины свободного пробега дислокации с увеличением доли деформационных двойников, поскольку они считаются сильными препятствиями для скольжения дислокаций. 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 путем кооперативного перемещения парциальных частиц Шокли на последующих плоскостях {111}. 2 ¯ {\displaystyle {\bar {2}}}

История

Первая сталь, пластичность которой была вызвана 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, приписываемое разделению зерен аустенита , является основным фактором, влияющим на общее удлинение сталей TWIP, в которых механическая деформация двойникования вносит довольно небольшой вклад. [5]

Композиции

Стали TWIP обычно содержат большие концентрации Mn, поскольку это имеет решающее значение для сохранения аустенитной структуры на основе тройной системы Fe-Mn-Al [6] и контроля энергии дефекта упаковки (ЭДУ) сплавов на основе железа. [7] [8]

Добавление алюминия к сталям TWIP с высоким содержанием Fe и Mn обусловлено тем, что он значительно увеличивает SFE и, следовательно, стабилизирует аустенит против фазовых превращений, которые могут происходить в сплавах Fe-Mn во время деформации. [9] Кроме того, он укрепляет аустенит за счет закалки твердого раствора. [10]

Характеристики

Полное и равномерное удлинение стали TWIP Fe–55Mn–3Al–3Si wt% в зависимости от температуры испытания; скорость деформации ε=10−4 .с − 1 . [3]
0,2%-ное условное содержание и предел прочности на растяжение стали TWIP Fe–55Mn–3Al–3Si wt% в зависимости от температуры испытания; скорость деформации ε=10−4.с − 1 . [ 3]

Аустенитные стали широко используются во многих областях благодаря своей превосходной прочности и пластичности в сочетании с хорошей износостойкостью и коррозионной стойкостью. Высокомарганцевые стали TWIP привлекательны для автомобильных применений из-за их высокого поглощения энергии, которое более чем в два раза превышает поглощение энергии обычной высокопрочной стали [3] , и высокой жесткости, которая может повысить безопасность при столкновении. [4]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Харшад Кумар Дхарамши Хансрадж Бхадешиа , сэр Роберт Хоникомб, Стали, микроструктура и свойства , третье издание, Butterworth-Heinemann publications, Великобритания, стр. 229. ISBN  0-7506-8084-9
  2. ^ Оливер Грассель и Георг Фроммейер, Влияние мартенситного фазового превращения и деформационного двойникования на механические свойства сталей Fe–Mn–Si–Al , Material Science and Technology, т. 14 (1998) № 12, стр. 1213-1216. doi :10.1179/026708398790300891
  3. ^ abcd Георг Фроммейер, Удо Брюкс и Петер Нойманн, Сверхпластичные и высокопрочные марганцевые стали TRIP/TWIP для целей поглощения высокой энергии , ISIJ International, т. 43 (2003) стр. 438-446.
  4. ^ Оливер Грэссель, Ларс Крюгер, Георг Фроммейер и Лотар Вернер Мейер, Разработка высокопрочных сталей Fe-Mn-(Al,Si) TRIP/TWIP - Свойства - Применение , Международный журнал пластичности, том 16 (2000), стр. 1391-1409. doi :10.1016/S0749-6419(00)00015-2
  5. ^ Бо Цинь и Харшад Кумар Дхарамши Хансрадж Бхадешиа , Пластическая деформация из-за двойникования в аустенитных TWIP-сталях , Материаловедение и технологии, т. 24 (2008) № 8, стр. 969-973. doi :10.1179/174328408X263688
  6. ^ Сато К, Танака К и Иноуэ, Определение равновесия a/g в богатой железом части системы Fe-Mn-Al , ISIJ International, т. 29 (1989), стр. 788-792.
  7. ^ П. Я. Волосевич, В. Н. Гринднев и Ю. Н. Петров, Влияние марганца на энергию дефекта упаковки в железо-марганцевых сплавах , Физика металлов и металловедение, т. 42 (1976), стр. 126-130.
  8. ^ YK Lee и CS Choi, Движущая сила мартенситного превращения γ→ε и энергия дефекта упаковки γ в двойной системе Fe-Mn , Metallurgical and Materials Transactions A, т. 31A (2000), стр. 355-360. doi :10.1007/s11661-000-0271-3
  9. ^ Цзяньфэн Ван, Шипу Чен, TY Сюй и Сюй Цзуяо, Стабильность переходных фаз в сплавах на основе Fe-Mn-Si , CALPHAD, т. 25 (2001), стр. 355-362. doi :10.1016/S0364-5916(01)00055-4
  10. ^ J. Charles, A. Berghézan и A. Lutts, Structural and Mechanical Properties of High-Alloy Marganese-Aluminum Steels , Journal de Physique Colloques, Vol. 43 (1982), pp. C4-435. doi :10.1051/jphyscol:1982466
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=TWIP_steel&oldid=1170463104"