近十几年，先进高强钢在汽车领域得到了广泛地发展。对于汽车白车身，一个汽车零件的不同部位有时需要不同的力学性能。例如，为了确保交通事故中乘客的安全，B柱的上半部分需要确保1500MPa的强度而下半部分需要15%以上的塑性以充分吸收冲击能量。此种不兼容的力学性能很难在同一钢板上实现，因此一般通过拼焊板的热冲压成形来解决此问题。尽管热冲压技术可以生产出具有不兼容力学性能的汽车零件，但是拼焊和热成形会恶化焊接区的力学性能。中锰钢在轧制和退火后展现出优异的力学性能，可以进行冷冲压且在成型后表现出高的强度。如果能够恢复冷成形前的塑性，则有望在中锰钢单个钢板中实现不兼容的力学性能，解决拼焊板热冲压成形过程中的问题。

        近日，韩国汉阳大学和全北国立大学的研究人员提出了一种简单的复位（resetting）工艺，通过逆转应变诱导的富锰马氏体，将组织还原到中锰钢冷轧前的组织，且恢复了冷轧中锰钢的塑性并改善了强度。本研究提出，可以通过选择性地对冷轧中锰钢进行复位工艺，在同一钢板不同部位分别实现冷轧状态的高强度和复位处理后的高塑性的不兼容性能组合。相关成果以“Recovering the ductility of medium-Mn steel by restoring the original microstructure”为题发表在期刊Scripta Materialia，通讯作者为韩国汉阳大学教授Jeongho Han。

        本工作所用中锰钢的成分为Fe-7Mn-0.2C-3Al (wt.%)，经过均匀化和热轧处理后，进行如图1（a）所示的热处理。热轧（HW）钢板在700℃进行1h退火后，水淬至室温（HWA），得到富Mn奥氏体和贫Mn回火马氏体的组织。随后，将HWA样品进行55%压下量的冷轧处理以模拟冷冲压过程（CW），此过程中大部分富Mn奥氏体转变为新生马氏体。最后，在膨胀仪中对CW样品进行复位处理，具体地，将CW样品以100℃/s的冷却速率加热至800℃后立即进行气冷，此过程主要是将组织还原到中锰钢冷轧前的HWA组织。复位温度选择800℃的原因是此温度下可以确保所有的富Mn马氏体都转变为奥氏体。各个状态下的相组成以及组织形貌如图1（b）和（c）所示。XRD结果表明HWA样品中残余奥氏体含量为0.461，CW样品中残余奥氏体含量为0.16，CWA样品中残余奥氏体含量为0.512。SEM结果表明，CWA样品完美重现了HWA样品中的组织形貌，且尺寸更加细小。

        相比于HWA样品，CWA样品中回火马氏体和残余奥氏体的取向更加丰富，间接验证了冷轧可以促进再结晶动力学。TEM-EDXS结果和XRD分析表明，CWA样品中残余奥氏体的Mn和C含量更低，可能是由于CWA样品中残余奥氏体含量更高。

        CW样品的抗拉强度可达1500MPa；而CWA样品的抗拉强度为1220MPa，延伸率为38%，其强度远远高于HWA样品且延伸率几乎不变。CWA样品中表现出不连续屈服现象，作者认为是回火马氏体的回复和再结晶导致基体软化引起的。通过选择性地对CW样品进行复位工艺处理，可以在同一钢板的不同部位分别实现CW高强度和CWA高塑性的不兼容性能组合。

        相比于HWA样品，CWA样品中的TRIP和TWIP效应都比较显著，因此具有高的应变硬化率，从而表现出高强高韧的优异力学性能。

        本工作中提出了一种恢复冷成型中锰钢塑性的新工艺——复位工艺。研究人员将冷成型钢板快速加热到两相区直接冷却，成功将组织和塑性恢复到冷轧前的状态，且强度大大提升。通过对冷成型中锰钢进行选择性复位处理，在不进行焊接的条件下，可以在一个汽车零件中实现不同性能的不兼容匹配。

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原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.08.022


 

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