對結(jié)構(gòu)材料而言，強度與塑性是一對矛盾體。強度提高，塑性就下降；改善了塑性，強度就降低。在汽車制造業(yè)，這種矛盾特別突出。一方面，汽車車身構(gòu)件大多要進(jìn)行深沖、拉延、凸緣及翻邊等成型加工，要求材料的變形能力（塑性）越高越好；另一方面，輕量化、節(jié)能的技術(shù)趨勢，又要求不斷提升材料強度以減少板厚，從而減輕車重。

 

為了同時獲得高強度和高塑性這兩種相互矛盾的特性，先進(jìn)高強度鋼板（AHSS）成為近年來汽車用鋼研發(fā)熱點。在所有AHSS鋼種當(dāng)中，「TRIP鋼」具有高的屈服強度和抗拉強度，沖壓成形性能好，作為汽車用鋼具有明顯的優(yōu)越性，發(fā)展迅速，得到了越來越廣泛的商業(yè)應(yīng)用。

 

TRIP效應(yīng)

「TRIP鋼」指具有TRIP效應(yīng)的鋼。TRIP效應(yīng)，即TRansformation Induced Plasticity，「相變誘發(fā)塑性」，它是由于晶體材料發(fā)生了馬氏體相變而使材料塑性增加的一種效應(yīng)。殘余奧氏體的應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變，這種TRIP效應(yīng)使TRIP鋼可以獲得高強度和好的塑性。

 

殘余奧氏體是穩(wěn)定的奧氏體轉(zhuǎn)化后殘留下的。奧氏體在轉(zhuǎn)化過程中體積要發(fā)生變化，當(dāng)基體轉(zhuǎn)化成為馬氏體后，殘余部分由于空間的限制，導(dǎo)致該部分只能以奧氏體存在，稱為殘余奧氏體。

 

TRIP鋼在變形過程中，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成高強度的高碳馬氏體，同時伴隨著體積膨脹，因而抑制了塑變的不穩(wěn)定，增加了均勻延伸的范圍，故使得強度和塑性同時提高。

 

殘余奧氏體的含量和穩(wěn)定性是TRIP效應(yīng)的關(guān)鍵所在。冷軋TRIP鋼板是采用臨界加熱、下貝氏體等溫淬火的工藝來獲取所需的大量殘余奧氏體；熱軋TRIP鋼板則通過控制軋制和控制冷卻來獲得大量殘余奧氏體。

 

兩種工藝生產(chǎn)的TRIP鋼，顯微組織差不多，主要為50%～60%鐵素體、25%～40%貝氏體和和少量馬氏體、5%～15%殘留奧氏體的多相組織（如圖）。

 

當(dāng)TRIP鋼中存在一定量（＞8%）、比較穩(wěn)定（化學(xué)穩(wěn)定和力學(xué)穩(wěn)定）的殘余奧氏體時，受到外力產(chǎn)生塑性變形，這些殘余奧氏體逐漸增大，產(chǎn)生應(yīng)變硬化，誘發(fā)了馬氏體的形核，產(chǎn)生相變而轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使局部的硬度得到提高，繼續(xù)變形較困難，變形向周圍轉(zhuǎn)移（相變均勻擴散到整個材料），頸縮的產(chǎn)生被延遲，隨著相變的不斷發(fā)展，材料獲得了很高的塑性。

 

TRIP鋼受到外力打擊時，高強度和高塑性并沒有此消彼長，而是在TRIP效應(yīng)的作用下，共同成長共同進(jìn)步，獲得了生命的大和諧。

 

TRIP鋼的成分

最早的TRIP鋼由于含有大量的合金元素，成本很高，沒有得到推廣。目前得到大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的是價格低廉的低碳低合金Si-Mn系TRIP鋼，也叫做C-Si-Mn系TRIP鋼。

 

C-Si-Mn系TRIP鋼的主要化學(xué)成分為0.1%～0.2%C、1.0%～2.0%Si、1.0%～2.0%Mn，為了提高強度，一般還添加Al、P等元素。

 

▼寶鋼TRIP鋼成分規(guī)范（Q/BQB 312-2009）

C	Si	Mn	P	S	Als	Cu
≤0.3	≤2.2	≤2.5	≤0.090	≤0.015	≥0.010	≤0.20

 

▼寶鋼TRIP鋼典型成分與力學(xué)性能

級別	TRIP600	TRIP800
牌號	BR400/590TR	BR450/780TR
C	0.14	0.22
Si	1.24	1.54
Mn	1.52	1.87
P	0.014	0.021
S	0.008	＜0.005
Al	—	0.050
抗拉強度/MPa	705	915.73
屈服強度/MPa	500	585.8
伸長率/%	24.0	17.5

 

TRIP鋼的應(yīng)用

目前，TRIP鋼的最多應(yīng)用是在汽車制造行業(yè)。為了減輕車重，降低油耗，減少環(huán)境污染，必須減少汽車板厚度，但又不能犧牲安全性能，TRIP鋼是汽車板高強化趨勢的良好解決方案。同時，TRIP鋼還具有較強的能量吸收能力，能夠抵御撞擊時的塑性變形，顯著提升了汽車的安全等級。

 

此外TRIP鋼還可以用于煤礦的錨桿、土木工程、管線和低溫容器等。在錨桿技術(shù)中，煤巷錨桿的性能要求是桿體材料要有高的強度和高的承載能力，以控制巷道圍巖巖體的變形，同時還要求有一定的塑性，以允許巷道圍巖有一個卸壓和應(yīng)力重新分布的過程，即適應(yīng)圍巖的變形。特別是在松軟、破碎、膨脹性圍巖和采動影響條件下，巷道圍巖的強度低，變形量大，錨桿桿體的塑性顯得尤為重要。

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