Acta Mater.：新型超高强度的轻质含Cu复合钢用于汽车增强及减重

【引言】

【成果简介】

近日，韩国浦项科技大学的Seok Su Sohn（通讯作者）等人在Acta Mater.上发表了一篇名为“Novel ultra-high-strength Cu-containing medium-Mn duplex lightweight steels”的文章，研究人员通过改变退火温度开发了新的轻质超高强Fe-_0.5C-₁₂Mn-₇Al-（0,3）Cu（wt％）钢。奥氏体稳定剂Cu不仅提高了奥氏体体积分数，而且由于溶质拖曳效应延迟了再结晶，同时促进了富Cu的B2颗粒和Cu分离的界面层的形成。富Cu的B2颗粒、Cu的固溶强化和延迟再结晶大大提高了屈服强度（?1GPa）和应变硬化。通过这些独特且优异的拉伸性能，汽车重量减少10.4%，为制造具有优异屈服拉伸比的汽车增强部件提供了可能性。

【图文导读】

图1 退火样品的X射线衍射结果

（a）在730-930℃下退火的非含Cu钢样品

（b）在730-930℃下退火的含Cu钢样品

在所有样品中观察到铁素体和奥氏体的峰，而仅在730℃退火的样品中发现k-碳化物的峰。

图2 退火样品的微观结构（EBSD相图）

（a）A73          （b）A83          （c）A93

（d）CA73       （e）CA83        （f）CA93

每个图中都显示奥氏体的平均体积分数（Vγ）和晶粒尺寸（Dγ）。

图3 铁素体中的富Cu B2析出相的TEM明场图像

（a）CA73             （b）CA83                 （c）CA93

铁素体中析出非常细的B2相，其尺寸随着退火温度的增加而降低。

图4 样品的拉伸性能和应变硬化率

（a）室温工程应力应变曲线

（b）在730-930℃下退火的非含Cu和含Cu钢样品的应变硬化率（dσ/dε）曲线

在给定的退火温度下，Cu的添加明显地导致强度增加和延伸率降低。所有样品应变硬化率随着应变的增加而持续下降。A73、CA73、CA83标本和A83、A93、CA93标本中，应变硬化率曲线的降低形状相似。

图5 富Cu B2颗粒的不可剪切特性

（a）CA83样品高倍率扫描TEM图像

（b）CA83样品2%应变下的明场图像

显示出钉扎、弯曲和堆积，富含Cu B2颗粒与奥氏体基体之间的位错。

图6 添加Cu延迟再结晶

拉伸变形之前样品的EBSD FCC和BCC（KAM）图

（a-b）A73            （c-d）CA73

（e-f）A83             （g-h）CA83

【小结】

研究人员开发了含Cu的中Mn复合轻质超高强钢（Fe-_0.5C-₁₂Mn-₇Al-（0,3）Cu wt％），研究了富Cu析出相的双相微观结构的变形机制，探究了微观结构演化过程与拉伸性能的相关性。