TRIP çelik - TRIP steel

TRIP çelik yüksek mukavemetli bir sınıftır çelik tipik olarak denizcilik ve denizcilik uygulamalarında ve otomotiv endüstrisinde kullanılan alaşımlar.[1] TRIP, tipik olarak bir gerilim uygulandığında malzemede bir faz dönüşümü anlamına gelen "Dönüşüm kaynaklı plastiklik" anlamına gelir. Bu alaşımların olağanüstü bir mukavemet ve süneklik kombinasyonuna sahip olduğu bilinmektedir.

Mikroyapı

TRIP çelikleri, mikroyapı oluşan östenit yeterli termodinamik kararsızlık ile martensit yükleme veya deformasyon sırasında elde edilir. Birçok otomotiv TRIP çeliği, bir ferrit matris, aynı zamanda gibi zor aşamalar da içerebilir Bainit ve martensit.[2]. Bu alaşımlar söz konusu olduğunda, TRIP çeliklerinin yüksek silikon ve karbon içeriği, nihai mikroyapıda tutulan östenitin önemli hacim fraksiyonlarına neden olur.

TRIP çelikleri, daha yüksek miktarda karbon kullanır. çift ​​fazlı çelikler tutulanları stabilize etmek için yeterli karbon içeriği elde etmek östenit ortam sıcaklığının altına faz. Daha yüksek içerik silikon ve / veya alüminyum hızlandırmak ferrit /Bainit oluşumu. Ayrıca oluşumunu önlemek için eklenirler. karbür içinde Bainit bölge.

Denizcilik ve denizcilik uygulamalarında kullanım için, hem martensitik / östenitik hem de tamamen östenitik çelikler, sergiledikleri büyük muntazam uzama, yüksek mukavemet ve yüksek kırılma tokluğu nedeniyle ilgi çekmiştir. Bu özellikler, ana fazdan (FCC γ ostenit) ürün fazına (BCC a 'martensit) deformasyona bağlı bir martensitik dönüşüm nedeniyle sergilenir. Bu dönüşüm, diğerlerinin yanı sıra sıcaklığa, uygulanan gerilmeye, bileşime, gerinim oranına ve deformasyon geçmişine bağlıdır. [3]

Metalurjik özellikler

Plastik deformasyon ve gerilme sırasında, tutulan östenit faza dönüştürülür martensit. Böylece gücü arttırmak fenomeni ile zorlanma sertleşmesi. Bu dönüşüm, gelişmiş güç sağlar ve süneklik.[4] Yüksek gerilme sertleştirme kapasitesi ve yüksek mekanik dayanım, bu çeliklere mükemmel enerji emme kapasitesi kazandırır. TRIP çelikleri ayrıca güçlü bir pişirme sertleştirme etkisi sergiler.[5] Fırında sertleştirme, parça oluşumu sırasında iş sertleşmesini boya pişirme gibi bir termal döngü izlediğinde gözlenen mukavemette bir artıştır. Bugüne kadar yapılan araştırmalar, çeliğin halihazırda yeterli sünekliğe sahip olduğu bir rejim olan plastik suşun ilk% 5'inde östenitin çoğu kaybolduğundan, TRIP-etkisinin sünekliği arttırdığına dair çok fazla deneysel kanıt göstermemiştir. Birçok deney, TRIP çeliklerinin aslında daha karmaşık bir çift fazlı çelik olduğunu göstermektedir.

Alaşım elementlerinin etkisi

Miktarı karbon belirler Gerginlik tutulan düzey östenit dönüşmeye başlar martensit. Daha düşük karbon seviyelerinde, tutulan östenit deformasyonun hemen ardından dönüşmeye başlar ve iş sertleştirme oran ve şekillendirilebilirlik esnasında damgalama süreç. Daha yüksek karbon içeriklerinde, tutulan östenit daha kararlıdır ve yalnızca Gerginlik sırasında üretilenlerin ötesindeki seviyeler şekillendirme.

Sıcaklığın etkisi

Bir TRIP çeliğinin gerildiği veya deforme olduğu sıcaklık, martensitik başlangıç ​​sıcaklığı (Ms) ile ilişkili olabilir. Uygulanan gerilmeler, martensitik dönüşümün Ms sıcaklığının üzerinde gerçekleşmesine izin veren dönüşüm için artırılmış bir enerji ekleyerek dönüşüm sürecine yardımcı olabilir. Ms sıcaklığının üzerinde, dönüşüm davranışı sıcaklığa bağlıdır ve Msσ sıcaklığı olarak bilinen bir sıcaklıkta gerilim kaynaklı durumdan gerilim indüklü duruma geçer. Msσ sıcaklığı, başlangıçta Richman ve Bolling tarafından tanımlanan, elastik bir stresin martensitik dönüşüme neden olduğu maksimum sıcaklık olarak tanımlanır. [6] Msσ altında, martensitik dönüşüm gerilim destekli olarak sınıflandırılır çünkü dönüşüm önceden var olan bölgelerde çekirdeklenir (örneğin dislokasyonlar, tane sınırları, faz sınırları, vb.) Ve uygulanan gerilim termodinamik olarak dönüşüme yardımcı olur. [7] Msσ üzerindeki sıcaklıklarda, akma ve plastik deformasyon dönüşümden önce meydana gelir ve martensitin çekirdeklenmesi, plastik deformasyonun gerilmesinden oluşan kesme bantlarının kesişme noktasında meydana gelir.[8]

Mekanik özelliklere etkisi

TRIP etkisinden, boyunlaşmanın başlangıcını geciktirerek ve böylece stabil bir boyun oluşumunu takip eden akış lokalizasyon kararsızlığını geciktirerek tek tip plastik sünekliği genişletmek için yararlanılabilir. Stabil bir boyun oluşumu, gerçek gerilmedeki fraksiyonel artışın bir numunenin yük taşıma alanındaki fraksiyonel azalmaya eşit olduğu zaman olarak tanımlanabilir. Bu aynı zamanda bir mühendislik gerinim-gerinim eğrisindeki gerinim sertleşme hızının negatif hale geldiği nokta olarak da tanımlanabilir. Bu, plastik akış için gerilme-şekil değiştirme davranışı için bir güç yasası denklemiyle açıklanabilir:

σT=K(εT)n

N gerinim sertleştirme katsayısı olduğunda, σT stres εT suş, K ise kuvvet katsayısıdır.[9] Bu denklem ile, minimum bir gerinim sertleştirme katsayısı korunarak sabit plastik akışı sağlanır.[10], şu şekilde ifade edilebilir:

n=σ0tecrübe(ε)

Bu üstel gerinim sertleştirme davranışı, sabit yerel olmayan plastik akış için minimum n'yi korurken gerilim-gerinim eğrisinin optimal eğriliğini temsil eder. TRIP çeliklerinin yakın ve üzerindeki bir sıcaklıkta deforme olduklarında bu üstel gerinim sertleştirme davranışını sergilediği gözlemlenmiştir. Msσböylece homojen plastik süneklikte optimum bir performans sergiliyor. [11] Bu gözlemle, TRIP etkisi, gerilim-şekil değiştirme davranışının eğriliğini tersine çevirebilir ve bu tersine çevirme, tekdüze süneklikte önemli iyileşme sağlar.

Başvurular

Yüksek enerji emme kapasitesi ve yorulma mukavemetlerinin bir sonucu olarak TRIP çelikleri, özellikle traversler, uzunlamasına kirişler, B-sütunu takviyeleri, eşikler ve tampon takviyeleri gibi otomotiv yapısal ve güvenlik parçaları için çok uygundur. TRIP etkisi ayrıca, süneklikte yapılan iyileştirmelerin daha büyük bükülme açıları ve çatlama olmaksızın daha agresif şekillendirme işlemleri sağladığı şekillendirme işlemlerinde de kullanılabilir.

En yaygın TRIP çelik aralığı, hem kaplamasız hem de kaplamalı formatlarda (TRIP 690 ve TRIP 780) 2 soğuk haddelenmiş kaliteyi ve MPa cinsinden ifade edilen minimum nihai çekme mukavemetleri ile tanımlanan bir sıcak haddelenmiş kaliteyi (TRIP 780) içerir.

TRIP çelikleri, tek tip süneklikteki artışların (ve dolayısıyla balistik enerji emiliminin) plaka kalınlıklarını korurken veya azaltırken mermilere ve balistik tehditlere karşı korumayı iyileştirebildiği zırh uygulamaları için çok uygundur.

Referanslar

  1. ^ "ABD Çelik - Otomotiv - TRIP Çelikleri". Xnet3.uss.com. Arşivlenen orijinal 2011-07-17 tarihinde. Alındı 2010-07-29.
  2. ^ http://www.worldautosteel.org/steel-basics/steel-types/transformation-induced-plasticity-trip-steel/
  3. ^ STAVEHAUG, F., Gama-PrimeS sıkılaştırılmış Metastabil Östenitik Çeliklerin Dönüşüm Güçlendirmesi. Doktora tezi, Massachusetts Institute of Technology, 1990.
  4. ^ "METALLERİN ANAHTARI • Çelik :: Makale". Steel.keytometals.com. Alındı 2010-07-29.
  5. ^ http://fce.arcelormittal.com/saturnus/sheets/B_EN.pdf
  6. ^ RICHMAN, R. H., AND BOLLING, G. F., "Gerilme, deformasyon ve martensitik dönüşüm" Metalurji ve Malzeme İşlemleri B, cilt. 2, hayır. Eylül, s. 2451–2462, 1971.
  7. ^ OLSON, G. B., AND AZRIN, M., "TRIP çeliklerinin dönüşüm davranışı", Metalurji ve Malzeme İşlemleri A, cilt. 9A, hayır. Mayıs, s. 713–721, 1978.
  8. ^ OLSON, G. B., AND COHEN, M., "Gerinim kaynaklı martensitik çekirdeklenmenin kinetiği" Metalurji ve Malzeme İşlemleri A, cilt. 6, hayır. Nisan, s. 791–795,1975.
  9. ^ Courtney, Thomas H. Malzemelerin Mekanik Davranışı, İkinci Baskı. 2000
  10. ^ BACKOFEN, W. A., "Deformasyon işleme," Metalurjik İşlemler B, cilt. 4, hayır. Aralık, 1972.
  11. ^ OLSON, G. B., "Dönüşüm Plastisitesi ve Plastik Akışın Kararlılığı", s. 391–424, ASM, 1984.