Двухфазная сталь

Двухфазная сталь ( DP-сталь ) — это высокопрочная сталь с ферритно - мартенситной микроструктурой. DP-стали производятся из низко- или среднеуглеродистых сталей , закаленных от температуры выше A ₁ , но ниже A _3, определяемой по диаграмме превращения при непрерывном охлаждении . Это приводит к микроструктуре, состоящей из мягкой ферритной матрицы, содержащей островки мартенсита в качестве вторичной фазы (мартенсит увеличивает предел прочности на разрыв ). Таким образом, общее поведение DP-сталей определяется объемной долей, морфологией (размером, соотношением сторон, взаимосвязанностью и т. д.), размером зерна и содержанием углерода. ^[1] Для достижения этих микроструктур DP стали обычно содержат 0,06–0,15 мас.% C и 1,5–3% Mn (первый укрепляет мартенсит, а последний вызывает упрочнение твердого раствора в феррите, в то время как оба стабилизируют аустенит), Cr и Mo (для замедления образования перлита или бейнита), Si (для содействия превращению феррита), V и Nb (для дисперсионного упрочнения и улучшения микроструктуры). ^[2] Желание производить высокопрочные стали с формуемостью, большей, чем у микролегированной стали, привело к разработке DP сталей в 2007 году компанией Tata Steel . ^[3]

Стали DP имеют высокий предел прочности на растяжение (UTS, обеспечиваемый мартенситом) в сочетании с низким начальным пределом текучести (обеспечиваемым ферритной фазой), высоким ранним деформационным упрочнением и макроскопически однородным пластическим течением (обеспечиваемым отсутствием эффектов Людерса ). Эти особенности делают стали DP идеальными материалами для операций листовой штамповки, связанных с автомобилестроением.

Расплавленная сталь производится в процессе кислородной продувки сверху в конвертере и проходит легирование на этапе вторичной металлургии. Продукт представляет собой сталь , раскисленную алюминием , с высокой прочностью на разрыв, достигаемой за счет состава с марганцем , хромом и кремнием .

Их преимущества следующие: ^[3]^[4]

Низкий предел текучести
Низкое отношение предела текучести к пределу прочности на растяжение (предел текучести/ предел прочности на растяжение = 0,5)
Высокие показатели начального деформационного упрочнения
Хорошее равномерное удлинение
Высокая чувствительность к скорости деформации (чем быстрее происходит разрушение, тем больше энергии поглощается) ^[5]
Хорошая устойчивость к усталости

Благодаря этим свойствам стали DP часто используются для изготовления кузовных панелей , колес и бамперов автомобилей . ^[4]

Ссылки

Примечания

^ Аб Абид, Абу Аль-Руб и Палацотто 2015.
^ Тасан и др. 2014.
^ Аб Чакраборти и Митра 2007.
^ Фаллахи 2002.
^ Дегармо, Блэк и Кошер 2003, стр. 117.

Библиография

Чакраборти, ПК; Митра, МК (2007-10-27), «Микроструктура и прочностные свойства высокопрочных дуплексных ферритно-мартенситных (DFM) сталей», Materials Science and Engineering: A , 466 (1–2): 123–133, doi :10.1016/j.msea.2007.02.042.
Тасан, CC; Диль, M.; Ян, D.; Бехтольд, M.; Ротерс, F.; Шемманн, L.; Чжэн, C.; Перанио, N.; Понж, D. (июль 2015 г.), «Обзор двухфазных сталей: достижения в области микроструктурно-ориентированной обработки и микромеханического проектирования», Annual Review of Materials Research , 45 (1): 391–431, Bibcode : 2015AnRMS..45..391T, doi : 10.1146/annurev-matsci-070214-021103, ISSN 1531-7331
Тасан, CC; Хофнагельс, JPM; Диль, М.; Ян, Д.; Ротерс, Ф.; Раабе, Д. (2014), Локализация деформации и повреждение в двухфазных сталях, исследованные с помощью связанных экспериментов по деформации in situ и моделирования пластичности кристаллов (PDF) , т. 63, Международный журнал пластичности, стр. 198–210.
Дегармо, Э. Пол; Блэк, Дж. Т.; Кохсер, Рональд А. (2003), Материалы и процессы в производстве (9-е изд.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
Fallahi, A. (2002), «Корреляция микроструктуры и свойств двухфазных сталей, полученных контролируемым процессом прокатки» (PDF) , Journal of Material Science & Technology , 18 (5): 451–454, архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-03.
Абид, Наджмул Х.; Абу Аль-Руб, Рашид К.; Палацотто, Энтони Н. (2015), «Вычислительное моделирование влияния равноосных гетерогенных микроструктур на прочность и пластичность двухфазных сталей», Computational Materials Science , 103 , Elsevier: 20–37, doi :10.1016/j.commatsci.2015.02.051.