C型晶粒划分促进了低碳高强度-高延性钢异质多态结构的形成

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：C-partitioning Driven the Formation of Heterogeneously Polymorphic Structure for Low-Carbon Steel with High Strength–Ductility Product

微合金化低碳钢淬火温度对显微组织与力学性能的影响研究，850℃双相区淬火获得最佳强度-塑性平衡（UTS 504.7MPa，PSE 19.63GPa%），1050℃完全奥氏体化淬火UTS提升至703.5MPa但PSE下降。揭示ε-Fe2C相变及异构马氏体形成机制对性能的调控作用，DC-J模型分析显示双相区淬火应变硬化指数更高。

　　

摘要

本研究探讨了在不同淬火温度下微合金化低碳钢的微观结构演变及强化机制，旨在实现低屈服强度比与高强度-韧性积（PSE）之间的平衡。在850°C的铁素体-奥氏体两相区进行淬火，可保持纳米级TiC沉淀物的均匀分布，从而通过位错钉扎和沉淀强化作用，使钢材的极限抗拉强度（UTS）达到504.7 MPa，PSE达到19.63 GPa%。值得注意的是，850°C时形成的亚稳态ε-Fe?C相在淬火温度升至900°C时转变为稳定的Fe?C相，这为淬火过程中的相变动力学提供了新的见解。1050°C的全奥氏体化淬火会导致板条状马氏体和网状马氏体包裹铁素体的非均匀结构，使UTS提升至703.5 MPa。然而，沿晶界的网状马氏体分布限制了铁素体的塑性变形，从而使PSE降至17.59 GPa%。差分Crussard–Jaoul（DC–J）模型分析表明，两相区淬火增强了材料的应变硬化能力，而全奥氏体化淬火则显著降低了应变硬化指数。本研究为设计具有优化强度-韧性协同性的先进高强度钢（AHSS）提供了理论基础，并对工业应用具有重要的工程指导意义。