图2(a)304不锈钢初始热轧组织;(b)制备的纳米/亚微米晶组织

　　图3不同异质结构的奥氏体组织及其工程应力-工程应变曲线

　　研究了纳米/亚微米晶(晶粒尺寸约200nm)304不锈钢的低温(?0.5Tm)超塑性行为，发现其在600℃表现出类超塑性行为，延伸率?150%;在630℃表现出典型的超塑性行为，最大延伸率超过300%，其超塑性变形机制为晶界滑动，协调变形机制包括晶界迁移和位错滑移。低温超塑性的发现进一步拓宽了其在高温领域的应用。

　　图4纳米/亚微米晶304不锈钢不同温度下的拉伸曲线

　　三、主要创新性成果

　　基于前期课题组关于纳米/亚微米晶钢的研究基础，以304不锈钢为研究对象，旨在制备出大尺寸高强塑性的纳米/亚微米晶奥氏体不锈钢，并围绕组织纳米化机理(包括变形过程中的马氏体相变和退火过程中的逆相变机制)、强塑性控制、塑性变形机制、加工硬化行为、低温超塑性行为、耐腐蚀性能等展开一系列研究，以期能为高强塑性纳米/亚微米晶钢的制备提供一定的理论依据，为后续实际工业生产提供一定的理论指导。主要创新性成果如下：

　　1、研究了加热速率对马氏体→奥氏体逆相变机制的影响，发现加热速率<10°C/s，逆相变机制为扩散型，形成100~500nm的等轴奥氏体;加热速率>40°C/s，逆相变机制为切变型，形成高位错密度的不均匀层状组织，使材料具有高强塑性。

　　2、细晶强化使均匀的纳米/亚微米晶钢具有极高的屈服强度(>1GPa)，良好的延伸率(>30%)源于大的吕德斯应变;在纳米/亚微米晶基体中引入部分再结晶粗晶可有效消除吕德斯变形，形成的多尺度纳米/超细晶组织具有优异的强塑性匹配。

　　3、制备的纳米/亚微米晶304不锈钢在600°C具有类超塑性(最大延伸率Amax为153%)，在630°C具有超塑性(Amax为300%);超塑性变形机制为晶界滑动，同时通过晶界迁移和位错运动协调变形;低温超塑性的实现拓宽了高强纳米晶钢的应用。

　　4、研究了纳米/亚微米晶奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能，发现随着晶粒的细化，材料的耐腐蚀性能明显提高，其原因为纳米/亚微米晶304不锈钢钝化膜增厚且稳定性提高。

　　四、应用情况与效果

　　本研究发表SCI论文8篇，授权国家发明专利3项，出版专著2部。基于本钢不锈钢冷轧丹东有限责任公司现有工艺装备条件，实现了兼具高强高塑性的纳米/亚微米晶304不锈钢的工业化制备，屈服强度≥900MPa，延伸率>40%。该纳米/亚微米晶冷轧不锈钢适用于轨道车体、汽车结构及海洋软管制造等领域。

　　图5纳米/亚微米晶304冷轧不锈钢的工业化制备

文章来源：《新型工业化》 网址: http://www.xxgyhzz.cn/zonghexinwen/2022/0218/1448.html