Nb微合金化Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的组织与力学性能

李德君^1,2，宋生印^1,2，刘强^1,2，白强^1,2，武刚^1,2，吕能^1,2，吕依依^1,2，冯耀荣^1,2，任凤章³

1. 中国石油集团石油管工程技术研究院2. 中国石油天然气集团公司石油管工程重点实验室3. 河南科技大学材料科学与工程学院

摘 要：向Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢中添加0.35%的Nb,提高钢中C元素含量至0.1%,并配合适当热处理工艺以提高TWIP钢的屈服强度。结果表明:改进后的Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的屈服强度由原来的320 MPa提高至445 MPa,均匀伸长率则由65%降低至55%。Nb元素的添加会强烈阻碍TWIP钢的再结晶晶粒的长大,显著细化TWIP钢的奥氏体晶粒,并且添加的Nb、C元素经退火处理后主要以纳米级Nb C沉淀相的形式弥散分布于奥氏体基体上,这些细小的沉淀相将通过Orowan机制进一步提高TWIP钢的强度。此外,Nb、C元素的添加并未显著改变室温下Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的塑性变形机制,应变诱发孪晶仍然是Fe-25Mn-3Si-3Al-0.3Nb-0.1C钢的主要变形机制,奥氏体基体仍然维持着较低的层错能。通过细晶强化和沉淀强化的双重作用显著提高Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的强度,同时奥氏体基体的TWIP效应保证了改进后的TWIP钢仍具有良好的塑性。

关键词：TWIP钢;Nb微合金化;力学性能;沉淀强化;应变诱发孪晶;