应变速率、绝热加热及应力/应变状态对亚稳奥氏体不锈钢中应变诱发马氏体相变的影响：实验与数值研究

本综述系统探讨了亚稳奥氏体不锈钢在不同应力状态（单轴拉伸、简单剪切和平面应变）及应变速率（10?3 s?1 和 1 s?1）下的力学响应与马氏体相变动力学。研究结合原位同步辐射X射线衍射（XRD）、红外热成像（IR）和数字图像相关（DIC）技术，揭示了绝热加热与应力状态对相变行为的显著影响，并通过有限元模拟（FEM）与Olson-Cohen（OC）模型进行了数值验证，为多尺度材料设计与相变控制提供重要理论依据。

　　

Highlight

Material（材料）

本研究使用的材料为亚稳奥氏体不锈钢 EN 1.4318（AISI 301LN），厚度为 2 mm，由 Outokumpu Stainless 提供。该钢材经过冷轧、固溶退火、酸洗和光整轧制处理。其化学成分如表 1 所示。

本研究设计了三种不同几何形状的试样，用于研究应力状态对相变行为的影响。

Mechanical response（力学响应）

实验与数值模拟得到的等效应力-应变曲线如图 5 所示。在相同条件下进行的重复实验结果显示一致性良好。有限元模型能够较好地预测单轴拉伸和平面应变状态下的力学行为，但在简单剪切试样中高估了应力响应。

图 5 及后续结果中的所有曲线均…

Discussion（讨论）

亚稳奥氏体不锈钢的变形行为显著受应变诱导马氏体（α′-martensite）相变的影响。在应变速率为 1 s^?1 时，单轴和平面应变试样的应变硬化率发生变化（参见图7 a、c），其部分原因是绝热加热抑制了TRIP效应，导致α′-马氏体转变量减少（参见图9 a）。

Conclusion（结论）

本研究利用原位高能X射线衍射技术，系统研究了应力/应变状态、应变速率和绝热加热对EN 1.4318钢中应变诱发马氏体相变的影响。试样包括单轴拉伸、简单剪切和平面应变三种类型，主要结论如下：

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  在 10^?3 s^?1 和 1 s^?1 的应变速率下，α′-马氏体相变速率显著依赖于加载模式，其在平面应变条件下最高…