具有高強高韌性特征的結(jié)構(gòu)鋼的發(fā)展

李 壯，崔效源，王繼杰，于 濤，李朝華(沈陽航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽 110136)

名家綜述

具有高強高韌性特征的結(jié)構(gòu)鋼的發(fā)展

李 壯，崔效源，王繼杰，于 濤，李朝華
(沈陽航空航天大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，沈陽 110136)

概述了TRIP鋼的發(fā)展概況、相變誘發(fā)塑性的影響因素以及TRIP鋼的分類等。從相變驅(qū)動力、Ms點與Md點的物理意義以及馬氏體相變誘發(fā)塑性等方面論述了形變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件。闡述了TRIP鋼中合金元素的作用以及目前所廣泛研究的中錳TRIP鋼。認(rèn)為熱軋TRIP鋼如果能在我國實現(xiàn)在線生產(chǎn)，將會減少軋后熱處理環(huán)節(jié)，生產(chǎn)率提高，經(jīng)濟效益顯著。

TRIP鋼；相變誘發(fā)塑性；形變誘發(fā)馬氏體；熱軋

一般情況下，結(jié)構(gòu)鋼在提高強度的同時常常伴隨著韌性的降低，強度與塑性之間的矛盾一直難以解決。金屬及合金在相變過程中塑性增長，往往在低于母相屈服極限的條件下即發(fā)生了塑性變形，這種現(xiàn)象即稱為相變塑性[1]。相變誘發(fā)塑性(Transformation Induced Plasticity-TRIP)是能同時提高鋼的強度和韌性的一種強韌性方法[1]。

1 TRIP鋼的發(fā)展概況

1967年ZacKay最早利用相變誘發(fā)塑性(TRIP)創(chuàng)制了高強韌性鋼[2]。ZacKay和Tamura等人關(guān)于Fe-Cr-Ni和Fe-Ni-C奧氏體不銹鋼的研究工作表明，在Ms溫度以上形變，在Ms-Md溫度之間，奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，因相變誘發(fā)塑性而伸長率大幅度提高[2]。但由于需要大量合金元素，應(yīng)用效果并不好。從1970年代末期開始，一些研究者把他們的工作集中在更廉價的TRIP鋼，也就是這種新一代TRIP鋼的研究上[3-4]。

大多數(shù)學(xué)者的研究集中在Si(1-2%)-Mn(1-2%)鋼中，根據(jù)組織中貝氏體存在的作用，開發(fā)了C-Mn-Si TRIP鋼，這種鋼大約含0.15%C，1.5%Si和1.5%Mn[5]。這個化學(xué)成分是在C-Mn鋼中添加了Si元素，使其能夠在貝氏體相變溫度等溫期間抑制碳化物的形成[6]。在低碳低合金的硅錳鋼中發(fā)現(xiàn)了很好的相變塑性行為，即通過特殊的工藝制度和合金元素來抑制碳化物的沉淀，室溫環(huán)境下低合金鋼中能夠保留大量的穩(wěn)定殘余奧氏體[7～15]，其優(yōu)點是強度升高、塑性不降低、成本低[5]。這種TRIP鋼由于具有高強度和良好的塑性，價格低廉，在工業(yè)界有廣泛的用途，被一致認(rèn)為是新一代最佳高強度鋼[7-9]。

過去20年來所研制的高強度汽車板如圖1所示[10]，一開始采用固溶強化、析出強化，繼而又不斷研制出鐵素體+馬氏體、鐵素體+貝氏體雙相鋼等各種高強度鋼板，但被認(rèn)為最有前途的還是相變誘發(fā)塑性(TRIP)高強度鋼板。

圖1 各種高強度鋼板抗拉強度與伸長率的關(guān)系

目前各工業(yè)發(fā)達(dá)國家正在進(jìn)行TRIP鋼的研究。日本在TRIP鋼方面在世界上居領(lǐng)先地位,該國學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量的研究[11-13]；英國、德國、比利時、奧鋼聯(lián)林茨廠、韓國浦項鋼鐵公司等對這種TRIP鋼的研究成果較為顯著。

我國對于這種TRIP鋼的研發(fā)雖然起步較晚，但已有許多人正在對其關(guān)注。在TRIP鋼基礎(chǔ)上，不少學(xué)者正在研發(fā)一種具有更高強度與塑性的新鋼種—TWIP鋼[14]，科技工作者還在不斷拓寬TRIP鋼的應(yīng)用領(lǐng)域。

2 相變誘發(fā)塑性的影響因素

影響相變誘發(fā)塑性的兩個主要因素是鋼的成分和熱機械工藝過程。TRIP鋼的力學(xué)性能取決于亞穩(wěn)殘余奧氏體的體積分?jǐn)?shù)和其在變形時的穩(wěn)定性，這由化學(xué)成分、晶粒尺寸和殘余奧氏體的分布所決定[15]?？刂栖堉浦贫冗€能影響殘余奧氏體的特征[16]。

殘余奧氏體量越多越穩(wěn)定，TRIP效應(yīng)越顯著；殘余奧氏體中的碳濃度越高，其穩(wěn)定性越強，因此研究者常常用殘余奧氏體含碳量和其含量乘積來表示TRIP效應(yīng)的強弱。

鐵素體形態(tài)會對殘余奧氏體產(chǎn)生影響，鋼中針狀鐵素體的存在導(dǎo)致殘余奧氏體數(shù)量大大增加[17]。對于熱軋TRIP鋼來說，熱軋工藝制度影響TRIP鋼最終組織中的鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體不同的尺寸和形態(tài)，而這反過來又顯著地影響其拉伸變形時的力學(xué)性能，尤其是更顯著地影響TRIP效應(yīng)[18]。

3 TRIP鋼的分類

按生產(chǎn)工藝不同，TRIP鋼可分為熱處理型冷軋TRIP鋼板與熱軋型熱軋TRIP鋼板兩種，即在連續(xù)退火中采用中間臨界退火和在貝氏體形成溫度進(jìn)行均熱相結(jié)合的方法，獲得具有TRIP效應(yīng)的冷軋多相鋼；在熱軋工藝中采用控冷技術(shù)獲得具有TRIP效應(yīng)的熱軋多相鋼[19]。兩種工藝生產(chǎn)的TRIP鋼板顯微組織都是由鐵素體、貝氏體與殘留奧氏體三相組成。

對于熱處理型冷軋C-Mn-Si TRIP鋼，通過在(γ+α)二相區(qū)加熱后，以大于臨界冷卻速度冷卻，冷卻至C曲線“鼻子”以下某一溫度保溫，通過這樣兩段熱處理，使成分元素在γ中局部富集，從而使γ穩(wěn)定化，由多量的穩(wěn)定的γR的存在來實現(xiàn)TRIP效應(yīng)。作者[20]對Si-Mn TRIP鋼采用二段熱處理，熱處理工藝見圖2。研究結(jié)果表明：400 ℃等溫得到的力學(xué)性能最佳，最終獲得抗拉強度σb達(dá)735 MPa，伸長率δ達(dá)41%，綜合性能σb×δ達(dá)到了30 135 MPa%的最高值。Si-Mn 結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)臨界區(qū)加熱等溫淬火熱處理，具有相變誘發(fā)塑性。

圖2 臨界區(qū)等溫淬火工藝曲線

針對熱軋型熱軋TRIP鋼，文獻(xiàn)[21]指出：熱軋鋼軋制后通過冷卻到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度，鋼板在此溫度卷取，產(chǎn)生了TRIP組織，殘留奧氏體含量受熱變形和卷取溫度以及由終軋后冷卻的冷卻速率所影響。熱軋TRIP鋼軋制后冷卻到貝氏體相變溫度等溫獲得鐵素體、貝氏體和殘余奧氏體組織，殘余奧氏體產(chǎn)生了很好的相變誘發(fā)塑性效果[16]。文獻(xiàn)[22]指出：TRIP鋼熱軋后經(jīng)400 ℃卷取，可以獲得最高含量的殘余奧氏體，鋼的力學(xué)性能最高，400 ℃是最佳卷取溫度。

4 形變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件

4.1 相變驅(qū)動力

新舊二相的自由能之差為馬氏體轉(zhuǎn)變的相變驅(qū)動力。同一成分合金的馬氏體與奧氏體的化學(xué)自由能和溫度之間的關(guān)系如圖3所示[1]。

圖3中T0為兩相熱力學(xué)平衡溫度，即溫度為T0時：

Gγ=Gα′

(1)

式中Gγ為高溫γ相的自由能，Gα′為馬氏體自由能。在其它溫度兩相自由能不相等。

ΔGγ→α′=Gα′-Gγ

(2)

式中ΔGγ→α′為馬氏體的相變驅(qū)動力，Ms為馬氏體轉(zhuǎn)變開始點。只有過冷，溫度在T0以下時，才具有相變所需要的驅(qū)動力。

圖3 馬氏體和奧氏體的自由能與溫度的關(guān)系

4.2 Ms點與Md點的物理意義

Ms點的物理意義為奧氏體和馬氏體兩相自由能之差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動力值時的溫度[1]。Md點的物理意義為：可獲得形變馬氏體的最高溫度，若在高于Md變形，就會失去誘發(fā)馬氏體相變的作用[1]。因此，如果在Ms點以上塑性變形，將會誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變。形變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件見圖4[1]。

圖4 形變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件示意圖

圖4中，ΔGγ→α′為Ms溫度時的相變驅(qū)動力，而形變能為相變提供的能量為力學(xué)驅(qū)動力，影線區(qū)表示化學(xué)驅(qū)動力隨溫度的變化[1]。當(dāng)溫度為Ms時，化學(xué)驅(qū)動力剛好等于ΔGγ→α′，圖中ab線表示化學(xué)驅(qū)動力上迭加上去的一部分力學(xué)驅(qū)動力[1]。設(shè)在T1溫度下，化學(xué)驅(qū)動力為mn，如果該溫度下能提供pm的力學(xué)驅(qū)動力，則pm+mn剛好等于ΔGγ→α′。而T1

4.3 馬氏體相變誘發(fā)塑性

馬氏體相變誘發(fā)塑性是由于：(1)塑性變形必然引起應(yīng)力集中，而馬氏體在形成時體積會膨脹，產(chǎn)生應(yīng)力集中的局部區(qū)域會松弛。這樣，微裂紋就不容易產(chǎn)生，假如產(chǎn)生了也很難擴展。(2)馬氏體在塑變區(qū)形成，隨轉(zhuǎn)變量增多，形變強化指數(shù)提高，已塑變區(qū)再變形就困難了，所以縮頸被抑制了。

馬氏體相變時，新相與母相之間大的比容差引起了內(nèi)應(yīng)力，在這種內(nèi)應(yīng)力作用下導(dǎo)致了塑性增大[23]，剩余空位使位錯易于攀移而導(dǎo)致塑性增長[24]。形變還必須在Ms和Md之間進(jìn)行，應(yīng)變誘發(fā)馬氏體亦需少量、逐步地形成，才能得到較大的塑性[25]。

TRIP鋼中由于殘余奧氏體的TRIP效應(yīng)，能在將要發(fā)生縮頸的部分由應(yīng)變而誘發(fā)馬氏體相變，產(chǎn)生一種較強的硬化而避免發(fā)生縮頸，如圖5所示[10]。

圖5 TRIP鋼斷裂時縮頸示意圖

5 TRIP鋼中合金元素的作用

5.1 Si、Mn合金元素的作用

一般將Si-Mn鋼作為TRIP鋼分類[26]。TRIP鋼中硅的作用主要是貝氏體轉(zhuǎn)變時抑制碳化物的析出[27]。Mn有固溶強化作用，Mn可降低Ms溫度，進(jìn)一步提高殘余奧氏體的量。文獻(xiàn)[25]認(rèn)為Mn%增加促進(jìn)交滑移，并在殘余奧氏體周圍的鐵素體中形成位錯胞狀組織，因而殘余奧氏體受到局部應(yīng)力作用而快速轉(zhuǎn)變成馬氏體。

5.2 Si含量對TRIP鋼的影響

Si與Mn相比較，Si對殘留奧氏體量的影響是主要的，隨著Si、Mn占比的增加，殘留奧氏體量增加[28]。硅的存在抑制了碳化物的形成，在貝氏體-鐵素體條之間產(chǎn)生了殘留奧氏體薄膜組織，當(dāng)成品被冷卻到室溫時，在貝氏體轉(zhuǎn)變期間奧氏體的碳富集，穩(wěn)定了奧氏體，促進(jìn)了奧氏體的殘留[21]。P J Jacques[4]和A Itami[29]認(rèn)為TRIP鋼板的奧氏體相變對硅和碳含量非常敏感，Si有效地抑制了滲碳體的形成。

由于TRIP鋼中Si含量過高，會降低表面質(zhì)量，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品的涂鍍效果[15,30]，因此人們對TRIP鋼成分的研究開始側(cè)重于以其他合金元素如Al、P、Mo等部分取代Si，以降低鋼中Si含量，或通過改進(jìn)熱處理工藝[15,30]，以保證低Si-TRIP鋼不因Si含量的降低或顯著降低TRIP鋼力學(xué)性能。文獻(xiàn)[15]提到，在含Si和不含Si低碳鋼中添加P，結(jié)果表明P與Si結(jié)合對亞穩(wěn)奧氏體產(chǎn)生有益的影響。無硅TRIP鋼為含有殘余奧氏體的細(xì)晶粒多相顯微組織，組織內(nèi)含有穩(wěn)定的穿晶和晶間殘余奧氏體，因此具有十分杰出的力學(xué)性能[29]。

5.3 Nb、Mo、A1合金元素對TRIP鋼的復(fù)合作用

Si-Mn TRIP鋼中常殘留穩(wěn)定的奧氏體，如果加入像Nb這樣的微合金元素，奧氏體將表現(xiàn)出更高的殘留或穩(wěn)定化的傾向。這是由于Nb抑制碳化物沉淀的作用和奧氏體中溶解Nb的固溶強化作用所造成的[26]；對于含Nb的熱軋TRIP鋼，由于Nb的存在和Nb的高溫抑制回復(fù)過程，當(dāng)終軋溫度降低時，殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)并不發(fā)生變化[26]；Zarei等[31]指出：含Nb-TRIP鋼Nb(C,N)固溶于奧氏體中，母相奧氏體更加穩(wěn)定，因而增加最終組織的殘奧量，即強度和塑性提高。

許多研究者提出了Mo在鋼中有強烈的溶質(zhì)拖拽作用，導(dǎo)致了再結(jié)晶和沉淀的抑制[32]。據(jù)報道Mo增加了C在奧氏體中的溶解度，因而降低了沉淀相的驅(qū)動力以及含NbTRIP鋼中碳化物沉淀形核(即NbC)的擴散系數(shù)[33]。文獻(xiàn)[15]指出：在熱機械工藝C-Mn-Si Nb TRIP鋼中(0.23%C-1.1%Si-0.3Mo)使用Mo可以部分代替Si。同不含Mo但具有更高Si(1.6%Si)的TRIP鋼相比，含MoTRIP鋼具有極好的強韌性結(jié)合[15]。

5.4 TRIP鋼中的其它合金元素

Si-Mn TRIP鋼中一般除了加入微量Nb、Mo、A1外，有時還添加其它的合金元素。含銅的TRIP鋼正在得到科技工作者的關(guān)注[34]。含有鉻、鎳、銅、鈮、鋁的低硅TRIP鋼較高硅TRIP鋼具有更好的性能[4]。氮元素使殘留奧氏體在變形過程中發(fā)生相變的數(shù)量大大增加，可以獲得較高的強度和伸長率[22]。此外，有學(xué)者還開發(fā)了加Cr和加V的TRIP鋼，這種TRIP鋼表現(xiàn)出良好的拉延性能。Nb-V-Mo和僅含V的TRIP鋼正在被科技工作者所關(guān)注[35]。

6 中錳TRIP鋼

中錳TRIP鋼正在得到國內(nèi)外眾多研究者的青睞[10,36-39]，國外很多科技工作者正在對其展開研究。Lun[28]等人對中錳TRIP鋼采用臨界退火處理，在抗拉強度超過1 100 MPa時，伸長率達(dá)32%；Callahan[37]等人通過研究含5%Mn的中錳TRIP鋼臨界退火處理后組織中的呂德斯帶的形成，分析了其相變動力學(xué)特點，對其在不同熱處理參數(shù)下的殘余奧氏體的應(yīng)變誘導(dǎo)相變行為進(jìn)行了詳細(xì)的討論。國內(nèi)學(xué)者對含6.4%Mn的中錳TRIP鋼的研究表明，中錳TRIP鋼臨界退火處理后在抗拉強度超過752 MPa的同時，伸長率高達(dá)52.7%，且組織中含有δ鐵素體[40]。這種中錳TRIP鋼不僅在冷軋狀態(tài)下被研究，而且針對含4.9%Mn的熱軋中錳TRIP鋼的實驗，也取得了較好的效果[41]。

由于中錳TRIP鋼具有比TRIP鋼更好的強韌性，對于汽車用鋼等鋼鐵材料的應(yīng)用，在我國發(fā)展中錳TRIP鋼是可行的。目前存在研發(fā)時間尚短、工藝不夠成熟等問題，現(xiàn)場應(yīng)用還需要有個過程。在不久的將來，采用罩式退火生產(chǎn)的中錳TRIP將在生產(chǎn)現(xiàn)場得到應(yīng)用。

7 熱軋TRIP鋼

對于TRIP鋼來說，熱機械處理工藝主要包括4個階段：①奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制；②奧氏體未再結(jié)晶區(qū)軋制；③奧氏體和鐵素體兩相區(qū)軋制；④控制冷卻。但卷取工藝也是十分重要的因素，因為殘留奧氏體的體積百分?jǐn)?shù)直接受卷取溫度的影響。文獻(xiàn)[26]也指出，通常熱機械工藝(TMP)包括上述四個階段，而第四階段在輸出輥道期間的冷卻，雖然還沒有被作為上述分類中的一個階段而單獨區(qū)分開來，但普遍認(rèn)為它是加工過程中的一個重要階段。帶鋼軋制后要進(jìn)行卷取，而最終的顯微組織受卷取條件(時間和溫度)所影響，因此卷取操作被認(rèn)為是熱機械工藝的第五個階段。熱軋帶鋼軋制后通過冷卻到貝氏體相變區(qū)域，在此溫度鋼板被卷取成鋼卷，產(chǎn)生了TRIP組織。

文獻(xiàn)[10]也指出，熱軋TRIP鋼生產(chǎn)的主要工藝為在熱軋后控制冷卻以及卷取，借助成分和熱軋條件的組合來控制金屬組織。首先，在加熱爐對組織及析出物進(jìn)行處置等使之達(dá)到適當(dāng)?shù)某跏紶顟B(tài)后，在熱軋時，用適當(dāng)?shù)臏囟群蛪合侣蕦W氏體組織進(jìn)行控制，繼而于軋制后控制冷卻，在輸出輥道冷卻及卷取后冷卻中控制種種相變，最終得到鐵素體+貝氏體+殘余奧氏體組織。經(jīng)熱機械工藝奧氏體在室溫能夠殘留下來，亞穩(wěn)奧氏體的機械誘發(fā)馬氏體相變達(dá)到了所謂的TRIP效應(yīng)的目的，熱軋TRIP鋼具有高強度和高可成形性。

作者[45]對化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.233%C-1.365%Si-1.54Mn-0.004%S-0.007%P-0.08Al%的Si-Mn TRIP鋼采用控軋控冷處理，其工藝見圖6。

圖6 熱機械工藝示意圖

研究結(jié)果表明：研究Fe-C-Mn-Si成分的熱軋TRIP鋼經(jīng)控軋控冷處理，獲得了抗拉強度為824 MPa，總伸長率37%，強塑積達(dá)3 0488 MPa%的良好力學(xué)性能。

日本在好多年前對熱軋TRIP鋼就已經(jīng)實現(xiàn)了在線生產(chǎn)，而我國尚未真正實現(xiàn)在線生產(chǎn)。這是由于冷軋TRIP鋼采用臨界區(qū)退火的生產(chǎn)方式主要有罩式退火和連續(xù)退火。罩式退火生產(chǎn)效率相對偏低，但工藝參數(shù)易于控軋，在生產(chǎn)上較受歡迎。盡管連續(xù)退火受生產(chǎn)過程的影響，工藝參數(shù)有所波動，但在生產(chǎn)中仍然較為容易地進(jìn)行相對控制。熱軋TRIP鋼將會使生產(chǎn)成本大大降低，因此被日本所采納。我國寶鋼已經(jīng)開發(fā)了兼有高強度和成形性的冷軋TRIP600鋼[46]，但尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)熱軋TRIP600鋼的生產(chǎn)的報告。熱軋TRIP鋼在生產(chǎn)中，不僅需要控制軋制的溫度、軋制變形量，而且重要的是需要控制軋后的冷卻溫度、冷卻速度、冷卻的時間，這期間只要有某個參數(shù)稍微發(fā)生變化，所獲得組織中的殘余奧氏體將不具有足夠的穩(wěn)定性，引起性能下降。而在生產(chǎn)現(xiàn)場，每個批次的鋼材生產(chǎn)成本都是較高的，不容許發(fā)生半點差錯，所以，目前熱軋TRIP鋼尚未被生產(chǎn)廠家所接受。

徐少紅[47]等人針對薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)熱軋TRIP鋼的可行性分析中指出：薄板坯連鑄連軋(TSCR)生產(chǎn)熱軋TRIP鋼的關(guān)鍵是軋后的控冷過程。在TSCR生產(chǎn)線上進(jìn)行熱軋TRIP的生產(chǎn)時，用于形成多形鐵素體的時間窗口太窄是一個最主要的困難。解決辦法其一，增加輸出輥道的長度，并對噴淋冷卻進(jìn)行改造；其二，通過合金化來控制相轉(zhuǎn)變過程，使多邊形鐵素體能夠在短時間內(nèi)形成[47]。對于新建產(chǎn)線而言，欲實現(xiàn)熱軋多相鋼的生產(chǎn)，則可適當(dāng)增加帶鋼輸出輥道的長度以實現(xiàn)多段式冷卻；另外增加強冷箱是TSCR生產(chǎn)熱軋多相鋼最適宜的設(shè)備[47]。因此，在我國最終實現(xiàn)熱軋TRIP鋼的實際生產(chǎn)是完全有可能的。

8 結(jié)語

我國汽車工業(yè)的大發(fā)展需要大量的汽車用鋼。TRIP鋼屬于第三代汽車用鋼，其特點是低成本和高強塑積，即成本接近第一代先進(jìn)高強汽車用鋼而性能接近第二代先進(jìn)高強汽車用鋼。而熱軋TRIP鋼一旦在我國實現(xiàn)在線生產(chǎn)，將會減少軋后熱處理環(huán)節(jié)，取代冷軋熱處理TRIP鋼，提高生產(chǎn)效率，獲得顯著的經(jīng)濟效益。TRIP鋼的研制與開發(fā)，對我國國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的實際意義。

[1] 劉云旭.金屬熱處理原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，1981:309-317.

[2] ZACKAY V F,PARKER E R,FAHR D.The enhancement of ductility on high-strength steels[J].Trans.ASM,1967,60 (2):252-259.

[3] SUGIMOTO K I,MISU M,KOBAYASHI M.Effects of second phase morphology on retained austenite morphology and tensile properties in a TRIP-aided dual-phase steel sheet[J].ISIJ Int.,1993,33 (7):775-782.

[4] JACQUES P J,LADRIERE J,D,ELANNAY F.On the influence of interactions between phase on the mechanical stability of retained austenite in transformation-indeced plasticity multiphase steels[J].Metall.Trans.A,2001,32A (11):2759-2768.

[5] ABDELLAH A,ROUMEN P,RAFAEL C.Analysis of TRIP effect by means of axisymmetric compressive tests on a Si-Mn bearing steel[J].ISIJ Int.,2004,44 (1):179-186.

[6] GIRAULT E,JACQUES P,RATCHEV P.Study of the temperature dependence of the bainitic transformation rate in a multiphase TRIP-assisted steel[J].Mater.Sci.and Eng.A,1999,A273-275:471-474.

[7] XU P G,TOMOTA Y,ARAKAKI Y,et al.Evaluation of austenite volume fraction in TRIP steel sheets using neutron diffraction[J].Materials Characterization,2017,127:104-110.

[8] TSUCHIDA N,NAGAHISA N,HARJO S.Room-temperature creep tests under constant load on a TRIP-aided multimicrostructure steel[J].Mater.Sci.and Eng.A,2017,700:631-636.

[9] SUGIMOTO K I,TANINO H,KOBAYASHI J.Warm ductility of 0.2% C-1.5% Si-5% Mn TRIP-aided steel[J].Mater.Sci.and Eng.A,2017,688:237-243.

[10]小山一夫.汽車用新鋼板[J].武鋼技術(shù),1997,12 (35):51-55.王向成 摘譯自金屬，1996，66(1).

[11]早川祥，杉本公一，橋本俊一，等.加工熱処理による低合金TRIP鋼の組織微細(xì)化[J].CAMP-ISIJ,2001,14:1383-1387.

[12]宋星武，杉本公一，神高信介．高強度低合金TRIP鋼板の高サイクル疲労強度に及ぼす予ひずみの影響[J].材料，2001，50 (10):1091-1097.

[13]鹿島高弘，杉本公一，優(yōu)れた伸びフランジ性を有るするTRIP型冷延鋼板の開発[J].鉄と鋼，2004 (8):1-3.

[14]VERCAMMEN S,BLANPAIN B,COOMAN B C D.Cold rolling behaviour of an austenitic Fe-30Mn-3Al-3Si TWIP-steel:the importance of deformation twinning[J].Acta materialia,2004,52 (7):2005-2012.

[15]MEYER M D,VANDERSCHUEREN D,COOMAN B C D,et al.The influence of the substitution of Si by Al on the properties of cold rolled C-Mn-Si TRIP steels[J].ISIJ Int.,1999,39 (8):813-822.

[16]TIMOKHINA I B,HODGSON P D.Effect of deformation schedule on the microstructure and mechanical properties of a thermomechanically processed C-Mn-Si transformation-induced plasticity steel[J].Metall.Trans.A,2003,34A (8):1599-1609.

[17]HANZAKI A Z,YUE S.Ferrite formation characteristics in Si-Mn TRIP steels[J].ISIJ Int.,1997,37 (6):583-589.

[18]BASUKI A,AERNOUDT E.Influence of rolling of TRIP steel in the intercritical region on the stability of retained austenite[J].J.Mater.Process.Technol.,1999,89 (90):37-43.

[19]岸田宏司，曾節(jié)勝.有利于汽車輕量化的高強度薄鋼板[J].鋼鐵譯文集，2000(1)：47-52.

[20]李壯，王鐵利，石繼紅.新型TRIP鋼熱處理工藝初探[J].鋼鐵， 2001,36 (1):52-55.

[21]RYU H B,SPEER J G.Effect of thermomechanical processing on the retained austenite content in a Si-Mn transformation-induced-plasticity[J].Metall.Trans.A,2002,33 (9):2811-2816.

[22]PERELOMA E V,TIMOKHINA I B,HODGSON P D.Transfomation behaviour in themomechanically processed C-Mn-Si TRIP steels with and without Nb[J].Mater.Sci.and Eng.A,1999,A273-275:448-452.

[23]OLSON D B,COHEN M.General mechanism of martensitic nucleation;part i.general concepts and the fcc yields hcp transformation[J].Metall.Trans.A,1976,7 (12):1897-1903.

[24]方鴻生，王家軍，楊志綱，貝氏體相變[M]，北京：科學(xué)出版社，1999:358-359.

[25]徐祖耀.馬氏體相變與馬氏體[M]，北京：科學(xué)出版社，1980,420.

[26]HANZAKI A Z,HODGSON P D,YUE S.Hot deformation characteristics of Si-Mn TRIP steels with and without Nb microalloy additions[J].ISIJ Int.,1995,35 (3):324-331.

[27]LIU S K,ZHANG.Influence of the Si and Mn concentrations on the kinetics of the bainite transformation in Fe-C-Si-Mn alloy[J].Metall.Trans.A,1990,21 (4):1517-1525.

[28]KIM S J,G L CHANG,CHOI L,et al.Effects of heat treatment and alloying elements on the Microstructures and mechanical properties of 0.15%C transformation-induced plasticity-aided cold-rolled steel sheets[J].Metall.Trans.A,2001,32 (3):505-514.

[29]ITAMI A,MANABU T,KOSAKU U.Plastic stability of retained austenite in the cold-rolled 0.14%C-1.9%Si-1.7%Mn sheet steel[J].ISIJ Int.,1995,35 (9):1121-1127.

[30]MAHIEU J,MAKI J,COOMAN B C D.Phase transformation and mechanical properties of Si-Free CMnAl transformation-Induced plasticity-aided steel[J].Metall.Trans.A,2002,33 (8):2573-2580.

[31]ZAREI A,HANZAKI I,HODGSON P D.Retained austenite characteristics in thermo-mechanically processed Si-Mn transformation induced plasticity steels[J].Metall.Trans.A,1997,28 (11):2405-2411.

[32]SHUNICHI H S I,SUGIMOTO K I,MIYAKE S.Effects of Nb and Mo addition to 0.2%C-1.5%Si-1.5%Mn steel on mechanical properties of hot rolled TRIP-aided steel sheets[J].ISIJ Int.,2004,44 (9):1590-1598.

[33]JIAO S,HASSAM I,DONABERGER R L.The effect of processing history on a cold rolled and annealed Mo-Nb microalloyed TRIP steel.[J].ISIJ Int.,2002,42 (3):299-303.

[34]WANG J F,WANG Z G,WANG X D,et al.Strengthening effect of nanoscale precipitation and transformation induced plasticity in a hot rolled copper-containing ferrite-based lightweight steel[J].Scripta Materialia,2017,129:25-29.

[35]ABBASI E，RAINFORTH W M.Microstructural Evolution of Nb-V-Mo and V Containing TRIP-assisted Steels during Thermomechanical Processing[J].Journal of Materials Science & Technology,2017,33 (4):311-320.

[36]LUN N,SAHA D C,MACWAN A,et al.Microstructure and mechanical properties of fibre laser welded medium manganese TRIP steel[J].Materials and Design,2017,131:450-459.

[37]CALLAHAN M,HUBERT O,HILD F,et al.Coincidence of strain-induced TRIP and propagative PLC bands in Medium Mn steels[J].Mater.Sci.and Eng.A,2017,704:391-400.

[38]XU Y B,ZOU Y,HU Z P,et al.Correlation between deformation behavior and austenite characteristics in a Mn-Al type TRIP steel[J].Mater.Sci.and Eng.A,2017,698:126-135.

[39]定巍，杜敬超，李巖.較短臨界退火時間下中錳TRIP鋼的組織及力學(xué)性能[J].材料熱處理學(xué)報，2017,38 (4):112-118.

[40]XU Y B,HU Z P,ZOU Y,et al.Effect of two-step intercritical annealing on microstructure and mechanical properties of hot-rolled medium manganese TRIP steel containing δ-ferrite[J].Mater.Sci.and Eng.A,2017,688:40-55.

[41]SHAO C W,HUI W J,ZHANG Y J,et al.Microstructure and mechanical properties of hot-rolled medium-Mn steel containing 3% aluminum[J].Mater.Sci.and Eng.A,2017,682:45-53.

[42]蔡志輝，丁樺，英鉦艷.變形溫度對Fe-11Mn-4Al-0.2C鋼奧氏體穩(wěn)定性的影響[J].東北大學(xué)學(xué)報，2016,37(7):951-955.

[43]曹佳麗，李云龍，趙強，等.變形溫度對中錳TRIP 鋼組織的影響[J].熱加工工藝，2017,46 (3):71-73.

[44]吝章國，陳家泳，唐荻，等.基于層錯能的中錳Q&P鋼變形機制研究[J].華南理工大學(xué)學(xué)報，2016,44(2):140-146.

[45]WU D,LI Z.Effect of thermomechanical controlled processing on the microstructure and mechanical properties of Fe-C-Mn-Si multiphase steels[J].ISIJ Int,2006,46 (7):1059-1066.

[46]王利，金蕾，夏啟，等.冷軋TRIP鋼鋼的特性及應(yīng)用[C].中國汽車工程學(xué)會汽車材料分會材料年會，2004:72-74.

[47]徐少紅，劉曉.薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)熱軋TRIP鋼的可行性分析[J].鍛壓技術(shù)，2007,32(4):79-83.

Onhigh-strengthstructuralsteelwithexcellentplasticity

LI Zhuang,CUI Xiao-yuan,WANG Ji-jie,YU Tao,LI Zhao-hua
(School of Materials Science and Engineering,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China)

The development of TRIP steel,influential factors of transformation induced plasticity and the classification of TRIP steel were summarized.The thermodynamics condition of deformation induced martensite transformation was explained based on transformation driving force,the physical meaning of Ms and Md and transformation induced plasticity of martensite.The effect of alloy elements on TRIP steel and medium-Mn TRIP steels were clarified.It is proposed that if the hot rolled TRIP steels could be realized on-line application in our country,heat treatment process after hot rolling would be shortened,and cold rolled and annealed TRIP steels would be substituted.The productivity would be enhanced and the economic benefit would be remarkable.

TRIP steel；transformation induced plasticity；deformation induced martensite；hot rolling

2017-08-15

國家863科研項目(項目編號：2015AA03A501)。

李 壯(1964-)，男，遼寧沈陽人，教授，主要研究方向：金屬材料的組織與性能，E-mail:Lizhuang20047@163.com。

2095-1248(2017)06-0001-08

TG 142.41

A

10.3969/j.issn.2095-1248.2017.06.001

陳素清 英文審校：劉興民)