奥氏体等温淬火与两步淬火配分工艺对多元合金TRIP辅助钢微观组织与力学性能的对比研究

本研究针对TRIP辅助钢在强度-塑性-韧性协同优化难题，通过对比奥氏体等温淬火(AT)与两步淬火配分(Q&P)工艺，系统分析了770oC/900oC奥氏体化温度下微观组织演变规律。研究发现Q&P处理使抗拉强度提升50MPa、冲击韧性提高2倍，揭示了碳配分动力学与残余奥氏体(RA)稳定性的调控机制，为汽车用钢热处理工艺选择提供理论依据。

　　

在汽车轻量化与安全性能双重需求推动下，先进高强钢(AHSS)的研发成为材料科学热点。其中TRIP（相变诱导塑性）辅助钢凭借其独特的变形过程中残余奥氏体(RA)向马氏体转变的TRIP效应，能实现强度与塑性的优异平衡。然而传统奥氏体等温淬火(AT)工艺存在碳配分效率低、残余奥氏体稳定性不足等问题，而新兴的淬火配分(Q&P)工艺虽有望改善性能，但两者在多元合金TRIP钢中的对比研究仍存空白。乌克兰教育与科学部与斯洛伐克研究发展署支持的研究团队在《Materials Today Communications》发表论文，通过系统比较AT与Q&P对0.2C-Mn-Si-Cr-Mo-V-Nb钢的影响，揭示了工艺-组织-性能的构效关系。

研究采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和电子背散射衍射(EBSD)等多尺度表征技术，结合热力学模拟与纳米压痕测试，分析了不同热处理条件下相组成、碳分布及力学响应。样本队列为特定成分的TRIP辅助钢，经770^oC/900^oC奥氏体化后，分别进行350^oC等温淬火(AT)或200-230^oC淬火+350^oC配分(Q&P)处理。

Specimen preparation
实验采用0.2wt.%C-1.79Si-1.73Mn-0.55Cr-0.2Mo-V-Nb复合合金化TRIP钢，通过Thermo-Calc模拟确认其凝固路径显示δ-铁素体→γ奥氏体→α铁素体相变序列，为后续热处理提供理论依据。

Thermodynamic modelling
热力学计算表明，1251^oC开始析出(Nb,V)C碳化物，奥氏体化温度选择需兼顾碳化物溶解与晶粒控制，最终确定770^oC（两相区）和900^oC（全奥氏体区）作为对比参数。

Structure-property correlations depending on the heat treatment mode
微观分析显示：

1. 770^oC处理时，Cr/Mo促进渗碳体析出，降低RA含量（5-7vol.%）；而900^oC处理形成无渗碳体组织，RA达7-9vol.%并呈现明显TRIP效应。
2. Q&P工艺产生回火马氏体/贝氏体混合组织，其RA机械稳定性高于AT处理的贝氏体基体，延迟了变形诱导马氏体转变(DIMT) kinetics。
3. 力学性能方面，Q&P使抗拉强度(UTS)提升50MPa（900^oC时达1090MPa），冲击韧性显著优于AT（770^oC时高2倍）。但AT在770^oC下屈服强度(YTS)略高26MPa。

Conclusions
研究得出三大结论：

1. 奥氏体化温度决定渗碳体析出行为，900^oC处理可消除渗碳体并获得最佳RA含量；
2. Q&P通过碳配分强化与马氏体基体协同作用，实现强度-韧性同步提升；
3. 相比传统AT工艺，Q&P更适用于多元合金TRIP钢，其UTS增量与冲击韧性倍增效应具有工程应用价值。

该研究首次系统比较了AT与Q&P对复合合金化TRIP钢的影响，不仅阐明碳配分动力学与RA稳定性的工艺依赖性，更为汽车轻量化材料设计提供了热处理优化新思路。特别是Q&P工艺在保持高强度的同时实现韧性倍增的发现，对解决AHSS"强度-塑性倒置"难题具有重要指导意义。