第三代先进高强钢设计的关键在于奥氏体稳定性的调控，通过优化应力/应变诱导奥氏体向马氏体的转变来实现优异的综合力学性能。奥氏体的稳定性取决于晶粒尺寸、形状以及周围环境，但主要的影响因素是化学成分，特别是C和Mn的含量。中锰钢，作为第三代先进高强钢，目前的热处理工艺主要是淬火配分工艺（QP工艺）和临界退火工艺。QP工艺通常利用低温下（250-500℃）C的配分来稳定奥氏体，置换Mn元素不发生长程配分。此过程中不可避免地伴随着碳化物在马氏体中析出，导致碳向奥氏体中的不完全配分。对于临界退火工艺，在铁素体/奥氏体两相区（600-900℃），C和Mn元素从铁素体向奥氏体中扩散来稳定奥氏体。此工艺下，最终的微观组织和力学性能对临界退火工艺和初始组织很敏感。

        在本工作中，研究人员提出了一种新型热处理工艺，调控亚稳奥氏体的稳定性和空间分布。此工艺以贫Mn铁素体和富Mn渗碳体的片层状珠光体为初始组织，将其快速加热到奥氏体单相区；快速加热以及极短时间的保温抑制Mn元素的长程扩散，使高温奥氏体保留原珠光体中Mn元素的成分“图案”；具有成分“图案”的高温奥氏体冷却后将“复刻”原珠光体的片层状结构，得到超细铁素体/马氏体和富Mn亚稳奥氏体相间分布的组织。研究人员将此工艺应用到中碳中锰钢Fe-0.51C-4.35Mn（wt.%）中，新型的多相组织使得其力学性能可以和超级贝氏体（super bainite）相媲美。此工作以“Advanced high strength steel (AHSS) development through chemical patterning of austenite”为题于2018年发表在期刊Scripta Materialia，通讯作者为莫纳什大学教授C.R. Hutchinson，一作孙文文现为中南大学材料学院教授。

        奥氏体化后的回火处理对组织和性能也有很大的影响。回火会软化新生马氏体，释放内应力，降低基体的脆性。同时，较高温度回火（400℃, 500℃）会造成奥氏体分解，降低奥氏体的含量。在本工作中，300℃回火既能软化基体又能保持残余奥氏体的稳定性。值得注意的是，本工作的奥氏体稳定性不仅取决于C和Mn的含量，奥氏体的几何形貌也会强烈影响其稳定性。

        本研究工作提出了利用“化学图案法”开发第三代中锰先进高强钢的理念，将珠光体组织快速奥氏体化+后续回火处理制造出了奥氏体+铁素体的超细层状结构，获得了超高抗拉强度（1600-2000MPa）和良好的塑性（7-10%的延伸率）。

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原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2017.11.007