摘要
在过去十多年中，中锰钢作为第三代先进汽车钢备受关注，主要是由于其高强度（大于1 GPa）和高伸长率（大于30％）的良好匹配有望满足现代汽车工业对轻量化、节能减排和高强塑积的要求。中锰钢主要采用热轧/冷轧+临界热处理的工艺，获得“多尺度、超细、复相”的典型组织，依靠超细/纳米尺寸组织之间的协调变形和相变诱发塑性效应实现增强增韧。但是，临界热处理工艺软化了铁素体基体，降低了材料的屈服强度，难以满足高强结构件对碰撞性能的要求。 本论文针对常规中锰钢屈服强度较低的共性问题，以Ti-Mo复合微合金化5.6Mn-0.2C-1Al钢为研究对象，重点研究了临界热处理工艺参数对温轧实验钢微观组织与力学性能的影响规律，探讨了复合第二相在奥氏体和铁素体中沉淀析出的热力学和动力学，明确了 Ti-Mo复合微合金化的微观作用机理;基于上述研究，开发出高屈服强度和高强塑积的中锰钢。该实验结果可为高屈服强度和高强塑积中锰钢的研发提供实验和理论支撑。本论文获得的主要研究结论如下: （1）温轧中锰钢经长时间临界热处理后的实验结果表明:Ti/Mo复合添加使中锰钢屈服强度提高150～350 MPa,抗拉强度提高55～320 MPa。临界热处理温度为610℃时，析出密度最大、尺寸最小，屈服强度增量最大约为350 MPa。Ti-Mo复合微合金化提高中锰钢屈服强度的主要机制为晶粒细化和沉淀强化。 （2）析出热力学和动力学的计算结果表明:Mo元素降低了析出相与基体之间的界面能，降低了高温奥氏体相中的鼻尖析出温度和最大形核率温度，从而促进了较高体积分数和较小尺寸第二相的析出。增加奥氏体的形变储降低了第二相粒子析出的最大形核率温度，有利于获得高体积分数的第二相析出粒子。第二相粒子在铁素体中的最大形核率温度范围为550～600℃,最快析出温度范围为600～650℃。 （3）温轧中锰钢经短时间临界热处理后的实验结果表明:5.6MnTiMo钢的抗拉强度和屈服强度分别可达1376 MPa和1200 MPa,伸长率最高约为31％，与5.6Mn钢相比，抗拉强度和屈服强度分别提高了约205 MPa和273 MPa，而伸长率略有降低，即Ti-Mo复合添加显著提高了中锰钢的综合力学性能。
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