导读：本文提出了一种用于生产中锰钢的快速退火策略，该策略使我们能够通过“爆炸性”奥氏体成核和快速碳分区有效地获得MMS中的大量残余奥氏体。此外，快速退火还可产生由再结晶/未再结晶铁素体晶粒组成的异质铁素体基体，从而导致异质形变引起的硬化。与常规ART处理的MMS相比，快速退火MMS中独特的异质微观结构导致更高的屈服强度和极限抗拉强度。

先进高强度钢（AHSSs）已被广泛用作汽车工业的结构材料。中锰钢（MMS）作为最有希望的第三代AHSS之一，在超细晶粒铁素体基体中嵌入了大量的残余奥氏体（RA） ，通过相变诱导塑性（TRIP）达到了强度和延展性的极佳平衡。通常，MMS中的RA是通过所谓的奥氏体回复处理（ART）获得的。ART需要长时间的临界退火，以使奥氏体稳定剂（例如C和Mn）在高温下基本分配到奥氏体中，从而提高了奥氏体晶粒的热稳定性。与其他AHSS相比，MMS的屈服强度通常不是很高。

最近，闪蒸加热（加热速度100℃/秒）已被证明是对钢晶粒细化的有效途径，也适用于处理MMS。通过Flash-A RT处理开发了一种独特的具有核壳结构的组织。在急骤加热期间形成了具有低Mn浓度的奥氏体核，而仍然需要在急速加热后延长ART来形成富锰的壳层，以稳定奥氏体核。闪蒸加热在处理MMS中显示出了巨大的潜力。但是，所有先前的研究仍然需要在急骤加热之前或之后进行长时间退火，以通过缓慢的Mn分配来稳定奥氏体。还发现快速加热在很大程度上抑制了变形基体的再结晶，从而导致了各种合金中具有软畴和硬畴的部分再结晶的异质结构，这种不均匀的微结构可以实现优异的强度-延展性的协同作用。

基于此，在这项研究中，清华大学陈浩教授团队报告了一种简单有效的闪蒸退火策略来处理冷轧MMS。闪蒸退火使我们能够在MMS中构建由再结晶/再重结晶铁素体基体组成的异质微观结构，这有助于通过HDI硬化显著提高屈服强度。快速退火MMS中的RA主要是通过快速的碳分配而不是缓慢的Mn分配来稳定的。与经ART处理的MMS相比，快速退火MMS中独特的异质微观结构和不稳定的RA有助于提高TRIP效果和改善加工硬化性。相关研究成果以题“Flash annealing yields a strong and ductile medium Mn steel with heterogeneous microstructure”发表在Scripta materialia上。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113819

即使退火时间明显缩短，FA样品的RA含量（？29.6％）也比ART样品（？23.0％）高。变形等缺陷的高密度保持于升高的温度下，初始冷轧样品中的渗碳体颗粒和铁素体晶界也可以为奥氏体形成提供成核点。由于存在大量潜在的成核位点，因此用EBSD计算得出FA样品中奥氏体晶粒的数量密度用奥氏体晶粒数除以总面积得出的结果约为8 * 10 12 / m 2，约为ART样品的3倍。由于在FA中晶粒生长的时间减少，RA晶粒细化到？185nm（图1（c 2）），这应该对奥氏体晶粒的热稳定性有积极的影响。

图1。（a）奥氏体回复处理（ART）和快速退火（FA ）的示意图，（b 2）和（c 2 ）是EBSD相图与图像质量图的组合，其中RA和铁氧体（α）分别标为红色和绿色。（c 3）和（c 4）是FA样品中非REX和REX铁氧体的唯一晶粒颜色图，其中为每个晶粒分配了一种颜色。（c 3）和（c 4）中的插图是相应的晶粒尺寸分布。FA样品中的非REX铁氧体和REX铁氧体的比例分别估计为？51.0％和？19.4％。在RD-ND平面上观察到两个样品的微观结构。θ：渗碳体，γ：奥氏体，α：铁素体。

图2。用（ad）AES-EBSD和（eh）STEM-EDXS检测的FA样品中奥氏体晶粒中的元素分布。（a）带有红色标记的RA的EBSD图像质量图。（bd）在（a）中圈出的横跨奥氏体晶粒的C或Mn轮廓，插图显示了奥氏体的二次电子像，箭头指示了线扫描的路径和方向。（e）STEM明亮图像和（f）Mn的相应元素映射。（g）STEM明亮图像，以及（h）沿着（g）中的白色箭头，穿过奥氏体晶粒的相应的Mn和Al轮廓。选定区域电子衍射（SAED）图案（1-3）对应于（e，g）中的圆圈区域。（e，f）中的白色虚线表示奥氏体晶界。（例如）中的三角形表示渗碳体颗粒。根据（h），奥氏体晶粒中的Mn和Al的平均浓度分别为5.25重量％和1.80重量％。α：铁素体，γ：奥氏体，θ：渗碳体。

图3显示了FA和ART样品的机械性能。与ART样品相比， FA样品表现出高得多的屈服强度（YS），极限拉伸强度（UTS）和相似的均匀伸长率（UE）。

图3。力学性能。（a）工程应力-应变曲线，（b）LUR真实应力-应变曲线，以及（c）真实应变增加的HDI应力。（d）在拉力试验中，通过Feritscope测量得到的RA转化分数的演变，以及（e）相应的加工硬化率。

总之，闪蒸退火使我们能够创建具有异质微观结构的MMS，该结构由足够数量的亚稳RA和未再结晶 /再结晶超细铁素体基质组成。与常规ART处理的MMS相比，在快速退火的MMS中强烈的TRIP效应和HDI硬化有助于在高强度水平下实现明显的加工硬化速率，从而导致YS和UTS大幅增加，而延展性损失可忽略不计。FA不仅提高了生产效率，而且开辟了一条新的途径来定制AHSS的微观结构和机械性能。