原標題：哈工程《IJP：設計新型奧氏體-馬氏體雙相鋼

　　具有千兆帕強度和大延展性的先進高性能結構材料對于減輕重量和提高能源效率非常必要。由軟相和硬相組成的雙相（DP）鋼可以提供良好的強度，延展性和較高的加工硬化率，從而減輕了強度與延展性之間的權衡。在DP鋼中，高延展性源于軟相通過顯著的位錯活度，孿晶的形成，應變分配或應變誘導的相變而具有較好的應變硬化行為。但是，軟相控制了DP鋼的屈服并導致屈服強度較低。硬相可以通過抵抗軟相中的位錯滑移而通過界面硬化來提供有限的強度增加。

　　為了克服雙相（DP）鋼的缺點研究學者做了大量工作。通常調節諸如硬相體積分數和特性等微觀結構特征來改善性能。由熱機械處理或沉淀/彌散硬化產生的硬相的各種特性可有效地改善強度或延展性。但是，很難同時改善這兩種性質。而且，鐵素體/奧氏體DP鋼的時效脆化，鐵素體中的調幅分解增加了硬質鐵素體相，導致脆化。硬相承受的應力會極大地影響強度。但是，由于軟/硬相界面脫粘或硬相開裂，硬質組分通常會受到不相容的應力，最終導致斷裂。

　　為研究奧氏體-馬氏體雙相鋼的力學性能進行了室溫拉伸試驗，固溶處理（SS）和時效（AG0.5h）DP樣品的工程應力-應變曲線如圖2a所示。SS鋼的屈服強度低(619MPa)，極限抗拉強度為1149MPa，均勻伸長率為9.7％。在500C下時效0.5小時后，屈服強度顯著提高至高達1269MPa，同時均勻拉伸伸長率從9.7％增至19.2％。值得注意的是，簡單的時效處理可同時提高強度和延展性，從而避免了強度-延性的權衡難題。與其他高性能材料相比，本工作雙相鋼具有較大的延展性，其具有相同強度水平的傳統馬氏體鋼的三倍。并且，其強度遠大于傳統的雙相鋼和TRIP鋼。

　　圖2.固溶（SS）處理的鋼和在500℃下0.5h時效鋼（AG0.5h）的顯微組織。（a）SS鋼和（b）AG0.5h鋼的EBSD相圖，顯示了這兩種鋼的骨架結構。（c）SS和（d）AG0.5h鋼在低和高角度晶界的取向圖。RD，滾動方向；ND，法線方向；TD，橫向。

　　圖4兩種鋼在拉伸試驗前（SS和AG0.5h）和拉伸試驗后（SS-AT和AG0.5h-AT）的選定X射線衍射（XRD）光譜。奧氏體含量證實了兩種鋼都發生了相變誘發塑性（TRIP）。

　　圖6.時效前雙相鋼（SS鋼）的形變機理和真實應力-應變曲線以及應變硬化率。（a）晶格應變對沿拉伸方向施加的應力的響應。（b）SS鋼的真實應力-應變曲線與應變硬化率，表明均勻變形不斷降低。

　　圖7.具有沉淀強化馬氏體的AG0.5h雙相鋼的變形機理。（a）AG0.5h鋼沿拉伸方向的晶格應變對施加應力的響應，標記了三個變形階段（彈性變形I，早期II和晚期III均勻變形）。AG0.5h鋼的歸一化衍射強度（b）和半峰全寬（FWHM）的演變（c）作為施加應力的函數。拉伸變形后AG0.5h鋼中奧氏體的真實應力-應變曲線以及應變硬化率（d）和奧氏體平均核取向差（KAM）圖（e）。

　　典型的富Cu和富NiAl的共析出相如圖9所示。選擇Cu（8at.％）和NiAl（15at.％）等值面的臨界值以顯現析出相。馬氏體中CuNiAl共析出相的析出特征（如尺寸，數量密度，組成和形態）與類似的納米析出強化鐵素體鋼相似，這表明在奧氏體-馬氏體雙相鋼中的馬氏體內可以成功地控制納米級析出。在類似的納米析出強化鐵素體鋼中，CuNiAl共析出相的強化機理適用于雙相鋼中的馬氏體。因此，在時效處理0.5h后，大量的共析出相明顯地強化了馬氏體，形成了馬氏體時效相。而時效處理時，奧氏體的強度保持不變。

　　圖10.均勻變形后的AG0.5h鋼的TEM顯微照片和選區電子衍射圖。馬氏體與軟奧氏體之間具有有利的K-S取向關系的相界有利于馬氏體向奧氏體的形變轉移以及位錯（由紅色箭頭指示）從硬質馬氏體中移出的調節，從而抑制了應力局部化并阻止裂紋萌生。

　　在500C時效0.5h時，高密度的Cu和NiAl納米顆粒可以在馬氏體相中析出，而在奧氏體相中則沒有析出相，這是由于合金元素在FCC結構中的溶解度很高。通過在具有獨特組織的雙相鋼中形成馬氏體時效相來增強馬氏體，可以有效地同時提高延展性和強度。