高强塑纳米晶/超细晶304不锈钢变形机理研究

以304奥氏体不锈钢为研究对象,利用室温冷轧诱导马氏体相变及逆相变退火的方式获得了平均晶粒尺寸约为200 nm的纳米晶/超细晶等轴奥氏体组织。利用XRD、SEM和TEM对显微组织进行分析,并结合拉伸实验研究了纳米晶/超细晶实验钢的变形机制及断裂行为。结果表明:相比于初始粗晶组织,细晶强化后,纳米晶/超细晶钢的屈服强度提高了3倍(达到835 MPa),且断后伸长率仍保持在40%以上。随应变的增加,纳米晶/超细晶钢在拉伸过程中的变形机制由形变孪生向马氏体相变转变。断口形貌表明粗晶钢和纳米晶/超细晶钢的断裂模式均为韧性断裂。

纳米高强钢铁材料增塑研究进展

钢铁是制造业以及结构应用的主要材料,这很大程度上是因为它们拥有良好的强度与塑性,且价格低廉。材料工程界一直在不停研究更优越的强度和塑性相结合的材料。具有纳米晶/超细晶结构的纳米钢铁材料显示出优异的力学性能,例如卓越的硬度和强度,作为高强钢应用非常有吸引力。然而,超强纳米钢铁材料通常在环境温度下具有低塑性,这极大地限制了它们的应用。由于晶粒细化方法提高强度受到塑性的限制,新的高强度水平下增强塑性的方法成为钢铁材料高性能化的研究热点。为了提高超细晶/纳米晶钢铁材料的塑性,考虑通过调整微观组织结构来提高其加工硬化能力。通过对已经报道的同时具有高强度和良好塑性的纳米结构钢铁材料的实验数据、组织结构的归纳,总结了优化纳米高强钢铁材料塑性的三种基本方法:纳米第二相、微纳复合结构和多相不均匀复合结构。这些增塑方法的主要机理是利用组织结构的改变提高超细晶金属的加工硬化能力以维持其良好的均匀塑性变形,以及利用组织相变提高金属的塑性。这些不均匀纳米结构类似于复合物,具有共同的材料设计和力学原理。本文归纳了钢铁材料常用的强化方法,综述了纳米/超细晶高强钢铁材料提高塑性的方法,尤其是通过突出介绍一些新颖的纳米结构设计来实现钢铁材料的高强高塑,总结了高强高塑纳米钢铁材料的变形机制,以期为纳米晶金属增强塑性研究提供参考。