通过应变诱导马氏体逆转制备细晶14Cr-8Mn-1Ni奥氏体不锈钢以同步提升强度与延展性

为解决汽车轻量化对高强韧钢材的需求，研究人员通过室温轧制（40%变形量）和550-950°C逆转热处理，在14Cr-8Mn-1Ni奥氏体不锈钢中实现α′-马氏体向细晶奥氏体（最小晶粒4.5μm）的转变。该工艺使屈服强度突破1 GPa，横向延伸率达25%，并产生显著TRIP效应（相变诱导塑性），为低堆垛层错能（SFE）不锈钢的工业化生产提供新思路。

　　

随着全球汽车产业对轻量化材料的迫切需求，开发兼具高强度与良好延展性的第三代先进高强钢成为研究热点。其中，亚稳态奥氏体不锈钢（ASS）因其独特的应变诱导马氏体相变（SIMT）能力备受关注。传统超细晶（UFG）材料制备依赖多道次剧烈塑性变形（SPD），工艺复杂且难以规模化。而基于奥氏体逆转热处理的新策略，通过利用材料低堆垛层错能（SFE<15 mJ/m²
）特性，可实现更高效的晶粒细化。

中国某研究机构的研究人员针对14Cr-8Mn-1Ni低镍奥氏体不锈钢开展创新研究。通过室温轧制形成52% α′-马氏体与48%变形奥氏体的混合组织，随后在550-950°C区间进行逆转处理，成功获得最小4.5μm的细晶结构。研究发现：600°C处理会形成棋盘状双相组织（逆转奥氏体/未逆转马氏体交替分布），而850°C/15min处理可实现单相细晶奥氏体。该材料展现出>1 GPa的屈服强度与25%横向延伸率，其强塑积显著优于传统粗晶钢。相关成果发表于《Materials Characterization》。

关键技术包括：室温轧制（40%厚度减薄）、饱和磁化测量（定量α′-马氏体含量）、电子背散射衍射（EBSD分析织构）和Thermo-Calc热力学计算。研究团队通过系统调控逆转温度（550-950°C）与时间（5-1440min），结合硬度测试与显微组织表征，建立了工艺-组织-性能关系图谱。

主要研究结果：

1. 硬度与α′-马氏体含量：冷轧后硬度达5.56 GPa（52% α′-马氏体），850°C逆转15min后降至3.2 GPa，对应完全奥氏体化。
2. 微观结构演化：550-800°C形成双相结构，825-950°C获得单相奥氏体；600°C处理24h产生独特棋盘状组织。
3. 力学性能各向异性：轧制方向（RD）强度低于横向（TD），但延展性更优，归因于{110}〈100〉G等织构组分的定向分布。
4. TRIP效应强化：细晶组织显著提升加工硬化率，逆转温度升高导致再结晶孪晶弱化织构。

结论与意义：
该研究证实低SFE材料通过应变诱导马氏体逆转可实现晶粒细化与性能优化。900°C/15min和950°C/5min被确定为最佳工艺参数，其平衡了强度-塑性需求。研究成果为汽车用高强韧不锈钢的工业化生产提供了新范式，特别是验证了中锰低镍合金通过逆转热处理替代传统SPD工艺的可行性。Honey Gupta和Rajeev Kapoor团队的工作不仅深化了对逆转机制的认识，更推动了第三代先进高强钢在轻量化领域的应用进程。