纤维状M-A岛增强贝氏体铁素体基气淬钢的强塑性协同机制研究

为解决汽车工业对高强高塑经济型钢材的需求，研究人员通过预热处理+两相区再加热的创新工艺，在贝氏体铁素体(BF)基体中引入纤维状马氏体-奥氏体(M-A)岛，开发出抗拉强度948 MPa、总延伸率18.5%的新型气淬钢(B/MA-AHS)，其强塑积较传统铁素体-马氏体双相钢(M/F-AHS)提升25%。该研究为短流程热冲压工艺提供了微观结构设计新思路。

　　

在汽车工业追求碳中和的背景下，如何经济高效地实现钢材强度与塑性的同步提升成为行业痛点。传统热成形钢需模具淬火工序，而气淬钢(Air-hardening steel)凭借空冷自硬化的特性可省略该步骤，但现有铁素体-马氏体双相组织(M/F)存在强塑性倒置的瓶颈。中国的研究团队独辟蹊径，通过显微组织创新设计，在贝氏体铁素体(Bainitic ferrite, BF)基体中构建纤维状马氏体-奥氏体(Martensite-Austenite, M-A)岛，成功打破材料性能天花板。

研究采用1100°C预处理+790°C再加热的短流程热处理，结合SEM（扫描电镜）、EBSD（电子背散射衍射）和HR-TEM（高分辨透射电镜）等先进表征技术，系统分析了显微组织演变规律。力学测试显示，新型B/MA-AHS的极限抗拉强度(σ_UTS)达948 MPa，总延伸率(TE)18.5%，强塑积较传统M/F-AHS提升25%。

【Microstructural evolution】部分揭示：预处理形成粗大奥氏体晶粒，再加热时逆转奥氏体沿BF板条束定向生长，空冷后形成纳米级纤维状M-A岛。这种独特结构使位错密度提升至5.6×10¹⁴ m^-2，是传统组织的1.7倍。

【Mechanical properties】数据显示：虽然M/F-AHS屈服强度(σ_YS=601 MPa)略高，但B/MA-AHS展现出更优异的加工硬化能力。其奥秘在于：BF板条束提供塑性变形能力，而M-A岛通过三重作用机制提升性能——(1)纳米纤维形态有效抑制应变局域化；(2)高密度位错增强整体强度；(3)晶界与M-A岛协同阻碍位错运动，提升位错存储能力。

【Conclusions】归纳三大创新点：(1)首创"纤维状M-A岛+BF基体"的异质结构设计；(2)阐明位错密度与存储能力协同强化的新机制；(3)开发出适配热冲压的短时热处理工艺。该成果发表于《Materials Science and Engineering: A》，为汽车轻量化提供了兼具工艺可行性与性能优越性的材料解决方案，其显微组织设计理念可拓展至其他高强钢体系。