等温处理调控无碳化物贝氏体钢的扩孔性能与断裂韧性机制研究

为解决汽车用先进高强钢(AHSS)局部成形性不足导致的边缘开裂问题，研究人员通过等温处理优化无碳化物贝氏体(CFB)钢的微观组织，系统研究了贝氏体铁素体(BF)、马氏体/奥氏体(M/A)组份及残余奥氏体(RA)对力学性能的影响。结果表明：较低等温温度可细化BF板条并提高位错密度，通过相变诱导塑性(TRIP)效应显著提升扩孔率(HER)和断裂韧性，为兼具高强度与优异成形性的第三代AHSS开发提供新策略。

　　

随着汽车轻量化需求日益迫切，先进高强钢(AHSS)的研发面临严峻挑战——如何在提升强度的同时保证成形性能？特别是冷冲压过程中常见的边缘开裂问题，严重制约着第三代AHSS的应用。传统研究多聚焦于强度-塑性的平衡，却忽视了局部成形性这一关键指标。而无碳化物贝氏体(CFB)钢因其独特的贝氏体铁素体(BF)/残余奥氏体(RA)多相结构，被视为突破这一瓶颈的潜力材料。

东北大学（Northeastern University）的研究团队在《Materials Today Communications》发表的研究中，创新性地通过等温处理温度调控CFB钢的微观组织演化。研究人员采用系统实验方法：通过不同温度(380-450°C)等温处理获得梯度组织样本；利用电子背散射衍射(EBSD)和X射线衍射(XRD)定量分析BF板条厚度与RA含量；结合拉伸试验、扩孔试验(HER)和双缺口拉伸试验(DENT)综合评价力学性能；采用原位观察技术揭示TRIP效应与裂纹扩展的相互作用机制。

Microstructure
等温温度显著影响BF板条细化程度，380°C处理的样品获得最薄BF板条(平均厚度<100nm)和最高位错密度。RA以薄膜状(FRA)和块状(M/A)两种形态分布，其中FRA在变形过程中持续诱发TRIP效应。

Influence of isothermal temperature on mechanical properties
BT380样品展现出最优综合性能：抗拉强度达1.5GPa同时保持15%延伸率；HER提高至45%，较常规处理提升30%；断裂韧性参数w_e达到85kJ/m²。低温处理促进碳原子向RA的配分，使RA稳定性与TRIP效应达到最佳平衡。

Conclusion
该研究揭示了微观组织-性能的定量关系：1)BF板条细化通过增强相界强韧化作用抑制裂纹萌生；2)高位错密度组织提升变形协调性；3)适度稳定的RA通过持续TRIP效应延缓颈缩。这一发现为开发兼具1.5GPa级强度与优异局部成形性的汽车用钢提供了新范式，其调控策略可延伸至其他多相钢种设计。

这项工作的创新性在于首次建立了等温处理参数-微观组织特征-局部成形性能的全链条调控模型，突破了传统AHSS强度与成形性此消彼长的限制。特别值得注意的是，研究提出的"低温细化BF+RA稳定性控制"协同优化方案，已在国内某车企的防撞梁试制中实现10%的减重效果，展现出显著的工程应用价值。