课题组许元涛博士在Acta Materialia发表利用亚稳富Mn碳化物定制亚稳奥氏体的研究

Tailoring the metastable reversed austenite from metastable Mn-rich carbides

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645421003669

一直以来，奥氏体一般都被认为是一种软相，因此主要由奥氏体构筑的微观结构往往屈服强度相对较低。在中锰钢中，奥氏体也常常用于通过相变诱导塑性（TRIP效应）。近期，我们在中锰钢中设计一种新的预回火-逆相变工艺诱导形成梯度Mn成分、弥散分布（9.8 μm^-2）和细小尺寸（50-200 nm）的逆变奥氏体，这种奥氏体能够同时兼顾“硬”的颗粒属性与“软”的转变相属性，成功解决了强塑性倒置的问题，在高应变速率条件下获得优异的力学性能，如图1所示。利用亚稳富Mn碳化物定制亚稳奥氏体的策略也为先进中锰高强钢设计提供了一种新的思路。

图1. 优异的动态力学性能

图2. 低碳中锰钢经过450℃/1h 预回火与630℃/0.5h 逆相变处理后形成的梯度Mn 成分的亚稳奥氏体

在3.3Ni低碳中锰钢（Fe-0.1C-9.12Mn-3.18Ni-1.31Al (wt.%)）中，通过在450℃回火过程中引入高密度NiAl 析出相钉扎位错，抑制C 向M12C 碳化物配分，阻碍亚稳M12C 碳化物转变为稳定的M23C6 碳化物，获得相对稳定的超级富Mn 的Mn12C (Mn 含量可达42wt.%)。由于富Mn 碳化物的成分、形态、分布与弥散性可以被遗传到逆变奥氏体中，以富Mn 的M12C 碳化物为形核基础形成的逆变奥氏体展现出明显Mn梯度分布，Mn 梯度成分范围为10-21 wt.%，如图2所示。这种梯度Mn 成分的亚稳奥氏体呈现弥散分布（9.8 μm-2）和细小尺寸（50-200 nm）的特征，尺寸相对粗大的逆变奥氏体在拉伸变形过程中逐步转变成马氏体，尺寸相对细小的逆变奥氏体展现出非剪切属性，可以提供有效的Orowan 强化，如图3所示。

图3. 梯度Mn 成分的亚稳奥氏体的动态变形机制

本文获得国家重点研发计划“基于理性设计的高端装备制造业用特殊钢研发”（2017YFB0703000）支持。

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