期刊：Journal of Materials Science & Technology

发表时间：2020.02.29

文章题目：Kinetic transitions and Mn partitioning during austenite growth from a mixture of partitioned cementite and ferrite: Role of heating rate

热循环过程中微观组织和Mn分布的演变示意图

        清华大学材料学院的研究人员以Fe-C-Mn合金为研究对象，通过实验设计简化了一般初始组织的复杂特征，得到了大尺寸的球化珠光体及铁素体组织，以更好地研究加热速率对奥氏体逆转变动力学和元素配分的影响。研究结果表明以铁素体/渗碳体为初始组织时，奥氏体将在铁素体/渗碳体界面形核，并同时向铁素体及渗碳体生长。慢速加热条件下，奥氏体的长大主要由锰扩散控制(γ/α, γ/θ)、碳扩散控制(γ/α, γ/θ)及锰扩散控制(γ/α)交替进行；快速加热条件下，碳扩散控制主导了奥氏体相变。在快速加热样品中，锰元素在原渗碳体/铁素体中极大的浓度差被新生成的奥氏体继承，使得在同一奥氏体晶粒内部出现台阶式的锰元素浓度梯度。然而，对于慢速加热的样品，奥氏体长大伴随锰元素的长程扩散，形成较平缓的锰浓度梯度。不同的锰元素分布对冷却过程中的微观组织演化也有重要影响。在奥氏体心部富集的锰元素将极大抑制冷却过程中的铁素体相变及马氏体相变，最终富锰区域将在室温条件形成残余奥氏体。该研究表明，快速加热可通过调节元素扩散程度有效控制终态的微观组织。

期刊：Science Advances

发表时间：2020.03.27

文章题目：Chemical boundary engineering: A new route toward lean, ultrastrong yet ductile steels

利用快速加热，在高温下形成大量尖锐的化学界面

        清华大学材料学院的研究人员采用典型的第三代汽车用钢：中锰钢，作为化学界面工程(CBE)的示范材料。利用闪速加热技术，在高温下形成了大量尖锐的化学界面 (CB)。在随后的冷却过程中，这些化学界面有效的阻碍了马氏体相变的扩展，把马氏体相变限制在百纳米的范畴，同时产生的相变体积膨胀向周围未转变的奥氏体引入了大量的纳米孪晶，形成了纳米板条马氏体+纳米孪晶奥氏体的双相组织。这种新型组织得到了非常优秀的力学性能，在保证延伸率不变的情况下，可使中锰钢的强度从~1060MPa提升至~1458MPa，在结合其他强化机理以后，可使中锰钢强度达到2000MPa以上时，依然保持着~20%的延伸率。

期刊：Science Advances

发表时间：2020.04.24

文章题目：Rapid heating induced ultrahigh stability of nanograined copper

快速升温对纳米晶热稳定性的影响（T-GBR：晶界“热弛豫”; TGC：晶粒粗化温度）

        中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室卢柯院士和李秀丽研究员提出在加热过程中引入退火孪晶，利用晶界的“热弛豫”（thermally induced GB relaxation, T-GBR）来提高纳米晶的热稳定性。本研究面临的一个难题是：纳米晶铜的粗化温度（393-450 K）低于退火孪晶的形成温度（473-523 K），如何在纳米晶铜中引入退火孪晶是本研究的关键。考虑到晶界迁移是热激活过程，和加热速度直接相关。研究人员巧妙地设计实验，通过提高加热速度提高粗化温度，成功实现了在纳米晶铜中引入退火孪晶。相比于机械诱导晶界弛豫，晶界的“热弛豫”将晶粒的稳定尺寸从40-60nm提高到了60-160nm，有望用于提高一般剧烈塑性变形所获得的亚微米和纳米晶的热稳定性。

期刊：Materialia

发表时间：2020.06.01

文章题目：Quenching and partitioning (Q&P) processed medium Mn steel starting from heterogeneous microstructure

（a）传统QP工艺 (Conv Q&P) 和新型QP工艺 (Hetero Q&P) 示意图；（b）传统QP工艺膨胀仪曲线（淬火温度为80℃）；（c）新型QP工艺膨胀仪曲线；（淬火温度为25℃）（d）残余奥氏体含量随淬火温度（TQ）的变化。（b）和（c）两种工艺得到的残余奥氏体体积分数相似（0.22~0.23），插图为第一次淬火过程中样品长度变化关于温度的一阶导。

        韩国浦项科技大学的Dong-Woo Suh教授团队在中锰钢体系（Fe-0.28C-5.7Mn-1.5Si）中提出了一种新型的QP工艺（heterogeneous Q&P），在保持基体成分不变的情况下，同时提高了残余奥氏体的含量和机械稳定性，力学性能也得到了大幅度的提升。传统QP工艺的前处理为完全奥氏体化，Mn元素在基体中为均匀分布。在新型QP工艺中，研究人员先将材料在两相区退火，形成贫Mn铁素体+富Mn奥氏体的双相组织，然后快速加热到单相区进行超短时间奥氏体化，保留奥氏体中的化学界面（元素的不均匀分布），最后进行淬火配分处理。淬火温度（TQ）为25℃~140℃，配分工艺为450℃/10min。研究发现，以Mn不均匀分布的奥氏体作为初始组织，QP处理后的样品，即使淬火到室温，最终也能得到~20%残余奥氏体。和相似奥氏体体积分数的传统QP样品（淬火温度80℃）相比，屈服强度提高了~300MPa，抗拉强度相当，延伸率提高了~6%。

期刊：Scripta Materialia

发表时间：2020.08.28

文章题目：Recovering the ductility of medium-Mn steel by restoring the original microstructure

中锰钢在汽车零部件中的应用示意图

        韩国汉阳大学教授Jeongho Han（通讯作者）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，通过快速加热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，在不进行焊接的条件下，可以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。

期刊：Acta Materialia

发表时间：2020.10.07

文章题目：On the role of chemical heterogeneity in phase transformations and mechanical behavior of flash annealed quenching & partitioning steels

FQP过程中的相变行为及残余奥氏体的力学响应示意图

        清华大学材料学院陈浩副教授（通讯作者）联合德国波鸿大学和宝钢研究院，系统地研究了快速加热对Q&P钢相变和力学行为的影响，重点关注了快速加热过程中非均质奥氏体的形成以及后续冷却过程和QP过程中的组织演变和元素配分行为。由于组织的细化和非均质残余奥氏体的存在，FQP样品的力学性能远超CQP样品。本工作展示了快速加热的巨大潜力和非均质奥氏体对力学性能的积极贡献，对高强钢的热处理工艺和组织的优化设计有一定的指导意义。

        小编了解到的2020年发表在金属领域顶刊上的快速加热文章已经整理完毕，相信快速加热技术和相变理论的结合将会对金属结构材料的组织设计和性能优化提供无限的可能，在未来诞生更多优秀的科研成果，为工业化大生产开辟新的道路。

        2020年初始的新冠疫情对于科研工作者也产生了不小的影响，即使在这种情况下科研成果依然遍地开花，着实令人欣慰。不管2020年我们经历了什么，都已经成为过去，祝愿各位科研工作者在即将到来的2021年冲劲十足，在科学和技术上都有更大的突破，奥利给！