TRIP鋼無縫管液壓脹形實驗結果

本章主要研究了汽車零部件制造領域廣泛應用的軸壓脹形工藝。本研究中，為探究TRIP鋼無縫管在軸壓脹形中的變形行為及微觀組織演變規律，分別對軸壓脹形后的TRIP鋼無縫管不同位置進行取樣，并對其進行微觀組織觀察，結合變形過程中的壁厚變化對軸壓脹形過程進行分析。破裂是液壓脹形中常見的失效形式之一，本研究對不同條件下液壓脹形管件的破裂進行了研究，探究其失效機理，從而為預防該失效、提高內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部，從上面規律可以發現這與裂紋走勢正好相似，這也決定了在裂紋擴展過程中不可避免遇到殘余奧氏體，當裂紋擴展路徑與殘余奧氏體相遇時，應力集中誘發殘余奧氏體發生相變轉變為強度較高的馬氏體，從而松弛該處的應力應力集中，釋放能量，引起裂紋處鈍化，重新聚集的增大的應力使裂紋扭折轉向繼續沿馬氏體晶界發展。裂紋擴展過程中碰到了馬奧島，而作為硬質相的馬奧島阻礙了裂紋的擴展，使其裂紋擴展路徑改向，沿鐵素體邊界發展，TRIP鋼中殘余奧氏體的存在，通過其相變吸收能量，釋放裂紋前端的應力，并且在裂紋萌生階段阻礙大裂紋的形成，極大地延緩裂紋擴展進程。

綜上所述，TRIP鋼管與其它普通碳素鋼無縫管相比，由于含有殘余奧氏體，使其在受到外力作用發生形變時，會誘導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相，可以進一步抑制裂紋的擴展。TRIP鋼無縫管在液壓脹形過程中表現出優異的綜合性能，可以提高液壓自由脹形的成形極限。

本章首先選取了實驗用TRIP鋼無縫管，對其進行了軸壓脹形實驗，通過金相觀察實驗和TEM實驗對實驗前后鋼管微觀組織演變進行了分析，最后對液壓脹形工藝中脹裂失效機理進行了研究，主要得到如下結論：

（1）通過兩階段熱處理工藝可以獲得TRIP鋼，與其它鋼種相比，TRIP鋼具有強化系數大、強塑積高等特點，適合內高壓加工工藝。

（2）對TRIP鋼無縫管進行了軸壓脹形實驗，并使用多種金相觀察方法對成形鋼管不同取樣位置微觀組織組成及形貌進行了觀察，實驗發現隨著取樣位置向脹形中心靠近，鐵素體發生塑性變形，位錯密度增加，殘余奧氏體逐漸發生馬氏體相變，而這些都起到增強鋼管強度和塑性的作用，說明利用內高壓成形工藝加工TRIP鋼無縫管具有很大優勢。

（3）通過對脹裂鋼管裂紋尖端進行金相觀察及SEM實驗，發現脹裂是典型的微孔聚集型斷裂失效，首先在夾雜物中產生微孔洞，應力集中誘使微孔洞發展。而裂紋擴展形式為穿晶斷裂，可以穿過鐵素體晶粒，在遇到硬質相時改變擴展路徑，遇到鐵素體內部較穩定殘余奧氏體時因應力集中會誘導馬氏體相變，使裂紋尖端變鈍，這些都阻礙了裂紋擴展，也說明TRIP鋼中多相組織提高了內高壓成形中管材抵抗脹裂的能力，提高了內高壓成形極限。