相變誘導塑性（TRIP）通常會增大加工硬化速率，而本文在1500MPa級鋼中發現了反常的TRIP現象，雖然高應變速率條件下觀察到許多殘余奧氏體轉變成馬氏體，但是加工硬化速率并沒有明顯增大。主要原因是高應變速率下馬氏體中位錯密度下降和轉變而來的馬氏體發生了塑性變形。

第三代先進高強中，Q&P鋼由于相變誘導塑性（TRIP效應）而具有優異的強度和韌性，在汽車行業主要應用于抗碰撞部件。目前關于動態拉伸實驗下應變硬化效應的研究主要集中于強度低于1000MPa的不銹鋼和先進高強鋼中。而在汽車輕量化大背景下，1500MPa先進高強鋼的應用開發已是大勢所趨。文獻報道的TRIP效應通常在拉伸過程中逐步增大加工硬化速率，而本研究在1500MPa級Q&P鋼中發現了反常的TRIP效應。相關論文以題為“Abnormal TRIP effect on the work hardening behavior of a quenching and partitioning steel at high strain rate”發表在金屬材料領域頂刊Acta Materialia。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.02.035

研究人員以1500MPa級別Q&P鋼為原材料，主要成分為Fe-0.3C-3Mn-1.5Si(wt.%)。采用霍普金森拉桿研究了高應變速率1000 s-1條件下QP1500鋼的微觀組織演變。采用XRD測量馬氏體和殘余奧氏體中位錯密度的變化，結合EBSD分析應變誘導相變過程中的相變和變形行為，分析了殘余奧氏體量的變化與應力應變和位錯密度的關系。結果表明，在應變速率為1000s-1時，雖然觀察到許多殘余奧氏體轉變成馬氏體，但是加工硬化速率并沒有明顯增大。

通過組織性能的深入分析，發現馬氏體與殘余奧氏體錯密度的變化主要依賴于應變速率。應變小于0.04，應變速率為1000s-1的馬氏體位錯密度小于應變速率為0.001s-1的，這不同于傳統單相鋼中位錯密度隨著應變速率增大而增大的規律，這就導致了高應變速率條件下加工硬化行為的減弱。此外，細小的奧氏體晶粒在塑性變形中也起著重要作用，最終變形的進行，基體馬氏體和奧氏體相之間的強度差異逐漸減小，當殘余奧氏體消耗殆盡時，轉變而成的馬氏體在1000s-1條件下會發生塑性變形，這樣沒有了復合變形行為（轉變而來的硬相馬氏體發生彈性變形，軟相基體馬氏體發生塑性變形），相應的加工硬化行為也會減小。

圖1(a) 1000 s-1.分段式拉伸實驗的真應力應變曲線(b) 0.001s-1 和 1000 s -1 條件下殘余奧氏體的體積含量變化

圖2 EBSD相分布圖(紅色-馬氏體，藍色-殘余奧氏體)(a)原始相分布(b)-(d) 應變速率0.001s-1不同應變量下的殘余奧氏體量變化(e) -(g) 應變速率1000s-1不同應變量下的殘余奧氏體量變化

圖3馬氏體和殘余奧氏體中應變速率0.001s-1 和 1000 s -1位錯密度的變化

圖4 0.04應變量下殘余奧氏體BC、IPF圖和Mn元素分布圖；(a)-(b)應變速率0.001s-1 和 (c)-(d)1000 s -1；虛線畫出部分為應變誘發馬氏體

圖5 0.04變形量下應變誘發馬氏體的KAM圖(a)應變速率0.001s-1和(b)1000s-1

圖6 (a)TEM觀察馬氏體、殘余奧氏體形貌(b)馬氏體與殘余奧氏體的K-S關系(c)應變誘發馬氏體位錯M圖(d)原基體馬氏體位錯TEM圖

總的來說，1500MPa級Q&P鋼在高應變速率下出現了反常TRIP效應，主要是高應變速率下馬氏體中位錯密度下降和轉變而來的馬氏體發生了塑性變形導致的。（文：董瑞、砰砰砰砰）

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