TRIP鋼無(wú)縫管液壓脹形實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本章主要研究了汽車零部件制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的軸壓脹形工藝。本研究中，為探究TRIP鋼無(wú)縫管在軸壓脹形中的變形行為及微觀組織演變規(guī)律，分別對(duì)軸壓脹形后的TRIP鋼無(wú)縫管不同位置進(jìn)行取樣，并對(duì)其進(jìn)行微觀組織觀察，結(jié)合變形過(guò)程中的壁厚變化對(duì)軸壓脹形過(guò)程進(jìn)行分析。破裂是液壓脹形中常見(jiàn)的失效形式之一，本研究對(duì)不同條件下液壓脹形管件的破裂進(jìn)行了研究，探究其失效機(jī)理，從而為預(yù)防該失效、提高內(nèi)高壓成形極限提供理論參考。

由于在TRIP鋼微觀組織中殘余奧氏體主要分布于相界處和鐵素體內(nèi)部，從上面規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)這與裂紋走勢(shì)正好相似，這也決定了在裂紋擴(kuò)展過(guò)程中不可避免遇到殘余奧氏體，當(dāng)裂紋擴(kuò)展路徑與殘余奧氏體相遇時(shí)，應(yīng)力集中誘發(fā)殘余奧氏體發(fā)生相變轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)度較高的馬氏體，從而松弛該處的應(yīng)力應(yīng)力集中，釋放能量，引起裂紋處鈍化，重新聚集的增大的應(yīng)力使裂紋扭折轉(zhuǎn)向繼續(xù)沿馬氏體晶界發(fā)展。裂紋擴(kuò)展過(guò)程中碰到了馬奧島，而作為硬質(zhì)相的馬奧島阻礙了裂紋的擴(kuò)展，使其裂紋擴(kuò)展路徑改向，沿鐵素體邊界發(fā)展，TRIP鋼中殘余奧氏體的存在，通過(guò)其相變吸收能量，釋放裂紋前端的應(yīng)力，并且在裂紋萌生階段阻礙大裂紋的形成，極大地延緩裂紋擴(kuò)展進(jìn)程。

綜上所述，TRIP鋼管與其它普通碳素鋼無(wú)縫管相比，由于含有殘余奧氏體，使其在受到外力作用發(fā)生形變時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)殘余奧氏體相變生成馬氏體，吸收一部分能量，并且相變生成的馬氏體作為硬質(zhì)相，可以進(jìn)一步抑制裂紋的擴(kuò)展。TRIP鋼無(wú)縫管在液壓脹形過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能，可以提高液壓自由脹形的成形極限。

本章首先選取了實(shí)驗(yàn)用TRIP鋼無(wú)縫管，對(duì)其進(jìn)行了軸壓脹形實(shí)驗(yàn)，通過(guò)金相觀察實(shí)驗(yàn)和TEM實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)前后鋼管微觀組織演變進(jìn)行了分析，最后對(duì)液壓脹形工藝中脹裂失效機(jī)理進(jìn)行了研究，主要得到如下結(jié)論：

（1）通過(guò)兩階段熱處理工藝可以獲得TRIP鋼，與其它鋼種相比，TRIP鋼具有強(qiáng)化系數(shù)大、強(qiáng)塑積高等特點(diǎn)，適合內(nèi)高壓加工工藝。

（2）對(duì)TRIP鋼無(wú)縫管進(jìn)行了軸壓脹形實(shí)驗(yàn)，并使用多種金相觀察方法對(duì)成形鋼管不同取樣位置微觀組織組成及形貌進(jìn)行了觀察，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著取樣位置向脹形中心靠近，鐵素體發(fā)生塑性變形，位錯(cuò)密度增加，殘余奧氏體逐漸發(fā)生馬氏體相變，而這些都起到增強(qiáng)鋼管強(qiáng)度和塑性的作用，說(shuō)明利用內(nèi)高壓成形工藝加工TRIP鋼無(wú)縫管具有很大優(yōu)勢(shì)。

（3）通過(guò)對(duì)脹裂鋼管裂紋尖端進(jìn)行金相觀察及SEM實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脹裂是典型的微孔聚集型斷裂失效，首先在夾雜物中產(chǎn)生微孔洞，應(yīng)力集中誘使微孔洞發(fā)展。而裂紋擴(kuò)展形式為穿晶斷裂，可以穿過(guò)鐵素體晶粒，在遇到硬質(zhì)相時(shí)改變擴(kuò)展路徑，遇到鐵素體內(nèi)部較穩(wěn)定殘余奧氏體時(shí)因應(yīng)力集中會(huì)誘導(dǎo)馬氏體相變，使裂紋尖端變鈍，這些都阻礙了裂紋擴(kuò)展，也說(shuō)明TRIP鋼中多相組織提高了內(nèi)高壓成形中管材抵抗脹裂的能力，提高了內(nèi)高壓成形極限。