Fe-Mn-Si-Al含铁铝硅合金TWIP钢凝固特性研究

TWIP(Twinninginducedplasticity)钢，即孪晶诱导塑性钢，室温下为单一奥氏体组织，具有高强度、高塑性和高应变硬化性能，被认为是理想的新一代汽车用钢。合适的奥氏体层错能范围是TWIP钢的一个重要特性，TWIP钢层错能一般为20～40mJ/m2。在给定的变形温度下，层错能只取决于化学成分。TWIP钢主要通过提高锰、铝的含量提高堆垛层错能，从而产生TWIP效应，孪生变形是TWIP钢的主要变形机制。

某厂试制的Fe-25Mn-3Si-3AlTWIP钢电渣重熔锭在高温锻压过程中出现开裂。北京科技大学的学者利用Gleeble3500热模拟试验机研究了Fe-25Mn-3Si-3AlTWIP钢的高温力学性能，得出第Ⅰ脆性区间为1250℃到熔点，第Ⅲ脆性区间为650～800℃。利用扫描电镜(SEM)观察不同拉伸温度下断口的宏观形貌，光学显微镜观察断口附近的组织形貌，电子探针(EPMA)测定拉伸试样的偏析状态，电子背散射衍射(EBSD)试验分析研究试样中的相组成，以此来确定Fe-25Mn-3Si-3AlTWIP钢的断裂机制。研究表明，在第Ⅲ脆性区间，TWIP钢的断裂形式为沿晶和穿晶的混合断裂，其脆性断裂的主要原因为铁素体的析出和晶界偏析。动态再结晶对提高TWIP钢的高温塑性具有决定性的影响。在今后的生产中应优化电渣重熔和热加工的工艺参数以避免裂纹的产生。