宽温域淬火下先进高强钢中马氏体/贝氏体碳分配的协同设计及其多阶段组织演变与力学响应机制

本研究针对传统TRIP钢和Q&P钢在碳分配机制与力学性能调控上的局限性，系统探究了宽淬火温度范围（25-400°C）内马氏体(M1 )与贝氏体(B)碳分配的协同作用。通过建立修正约束碳平衡(CCE)模型，揭示了淬火温度(QT)依赖的三阶段组织演变规律，实现了超高强度（UTS～1100MPa）与优异延展性（TEL～22%）的协同优化，为工业级AHSS生产提供了突破性工艺窗口。

　　

在汽车轻量化浪潮中，先进高强钢(AHSS)的强度-塑性倒置问题犹如"鱼与熊掌"的古老悖论。传统TRIP钢虽通过贝氏体(B)相变和残余奥氏体(RA)的TRIP效应实现性能平衡，却受限于T₀
线约束导致的碳富集不足；而淬火分配(Q&P)钢虽通过马氏体(M₁
)碳分配突破此限制，但实际生产中难以避免的贝氏体干扰使其性能预测成为"黑箱"。更棘手的是，淬火温度(QT)的微小波动会引发"蝴蝶效应"，导致组织性能剧烈波动。

湖南大学彭飞团队在《Materials Science and Engineering: A》发表的研究，犹如为这个复杂体系绘制了"量子能级图"。研究人员采用真空熔炼-热轧-两段式冷却制备低合金TRIP钢，通过设计25-400°C宽温域淬火实验，结合SEM-EBSD微观表征、XRD相定量和力学性能测试，并创新性地将T₀
线理论整合至约束碳平衡(CCE)模型，构建了涵盖马氏体/贝氏体双机制的碳分配预测体系。

微结构观察揭示QT主导的三阶段演化：≤100°C时M₁
主导仅获3vol% RA；150-200°C区间马/贝协同使RA激增至12.1vol%；≥225°C时贝氏体主导使组织稳定。等温保持过程解耦分析发现贝氏体动力学呈现QT依赖的三阶段加速，与缺陷密度直接相关。机械响应同样呈现三阶段特征：M₁
区(≤100°C)呈现超高强度但低延性；协同区(150-200°C)实现UTS～1100MPa与TEL～22%的最佳匹配；高温区(≥275°C)性能稳定且工艺宽容度显著提升。

这项研究的意义犹如为AHSS领域安装了"导航系统"：修正的CCE模型首次实现全QT范围RA含量预测误差<5%；揭示的马/贝协同机制为突破T₀
线限制提供了新范式；更关键的是，发现≥275°C时性能的"高原效应"彻底解放了产线对温控精度的苛求。正如通讯作者吴正刚教授指出，该成果不仅架起了Q&P与TRIP钢的理论桥梁，其提出的"碳分配机制谱"概念更为第三代AHSS设计开辟了新维度。