通过双步热处理实现Fe-Mn-Ni合金强度-塑性协同提升与耐腐蚀性优化

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Strength–Ductility Synergy and Corrosion Resistance in a Fe–2.8Mn–5.7Ni–0.3C Alloy via Dual-Step Heat Treatment

本研究针对高强度钢的强塑性矛盾问题，开发了Fe-2.8Mn-5.7Ni-0.3C(wt%)合金并采用750°C奥氏体化+回火(0-300°C)的双步热处理。发现150°C回火可获得超细板条马氏体、适中位错密度和纳米析出相，使合金实现1760 MPa抗拉强度与55%延伸率的优异平衡，并显著提升耐腐蚀性能。该研究为高强韧合金设计提供了新思路。

　　

研究人员开发了一种铁(Fe)-2.8锰(Mn)-5.7镍(Ni)-0.3碳(C)的重量百分比合金，并采用双步热处理工艺：首先在750°C进行奥氏体化(austenitization)，随后在0°C至300°C的不同温度下进行回火(tempering)。系统研究了回火温度对微观结构演变、力学性能和腐蚀行为的影响。

结果令人振奋：150°C回火处理获得了最优化的微观结构，包含超细板条马氏体(ultrafine lath martensite)、适中的位错密度(dislocation density)以及均匀分布的纳米级析出物。这种独特的微观结构组合显著提升了材料的热稳定性和结构完整性。

更引人注目的是，150°C回火条件还赋予了合金最佳的耐腐蚀性能，表现为稳定的钝化行为(passive behavior)和显著降低的环境腐蚀敏感性。在力学性能方面，该处理条件实现了极限抗拉强度(UTS)高达1760 MPa与总延伸率(total elongation)达55%的卓越平衡。

这种力学性能的突破性提升归功于固溶强化(solid solution strengthening)、位错积累(dislocation accumulation)和沉淀硬化(precipitation hardening)的协同作用。这些发现表明，精细调控低温回火条件为增强铁-锰-镍合金体系的力学性能提供了有效途径。