河北工业大学硕士学位论文
摘要
近年来，随着汽车保有量的迅速增加，在给人们出行带来方便的同时，也对环境
污染和能源消耗带来了一系列问题。为解决这一问题，亟需先进高强度汽车用钢的开
发，从而实现汽车轻量化和节能减排的目标。而中锰钢具有可充分调控亚稳奥氏体层
错能及稳定性的特性，借助诱发TRIP/TWIP效应或高密度可移动位错滑移机制能显著
提升材料的力学性能，因而备受国内外学者的广泛关注。本文以不同碳含量的中锰钢
（质量百分比为Fe-10Mn-0.4/0.5C-2Al-0.7V）为研究对象，基于动态再结晶理论，通过
大塑性变形（孔型轧制）技术对其分别进行中温（Fe-10Mn-0.5C-2Al-0.7V）和高温（Fe-
10Mn-0.4C-2Al-0.7V）孔型轧制。后续，结合液氮冷却和临界退火的热处理工艺，来
调控中锰钢的组织形貌，以期获得不同含量以及稳定性的亚稳奥氏体。较为系统的研
究了轧制温度和热处理工艺对中锰钢组织演变和力学性能的影响，主要结论如下：
（1）中温（550/600/650℃）孔型轧制Fe-10Mn-0.5C-2Al-0.7V中锰钢和高温
（800/900/1000℃）孔型轧制Fe-10Mn-0.4C-2Al-0.7V中锰钢是获得超细组织、提高强
度和延伸率的有效途径。首先，提高轧制温度，由于动态再结晶现象显著发生，导致
中锰钢中粗大纤维状奥氏体（CFG）比例降低，细小等轴状奥氏体（UFG）含量增多。
其次，中温轧制中锰钢拉伸曲线的屈服应力平台可通过显著的TRIP效应而提前终止。
而高温轧制的中锰钢，由于碳含量降低导致奥氏体稳定性下降。并且奥氏体面积随轧
制温度升高而减小，从而导致在800/900℃轧制的试样有一定比例的粗大奥氏体组织
发生了马氏体相变并使拉伸曲线呈现连续屈服行为。最后，中锰钢中亚稳态的奥氏体
在冲击试验中表现出，CFG晶粒可以有效的诱导冲击过程中的裂纹偏转和裂纹分叉，
从而导致冲击吸收功，随轧制温度升高而降低。
（2）利用合金元素的偏析行为，通过对1000℃孔型轧制的中锰钢进行液氮冷却
和临界退火处理（600/650/700℃），成功在中锰钢中构建了呈现交替层状分布的双相
组织。随着退火温度升高，由于逆转变奥氏体的形核和长大，导致铁素体晶粒细化和
奥氏体含量升高。结果显示，在650℃进行退火的试样，具有适当的铁奥双相比例和奥
氏体稳定性，通过分层增韧和TRIP效应导致的超长屈服平台以及明显的加工硬化现象，
获得了最佳的综合力学性能。其抗拉强度和延伸率分别为1210MPa和25.9%，强塑积
可达35.7GPa·%。
关键字：中锰钢；孔型轧制；力学性能；临界退火；亚稳奥氏体
I
控温孔型轧制中锰钢组织演变及力学性能的研究
II
河北工业大学硕士学位论文
ABSTRACT
Inrecentyears,withtherapidincreaseofcarownership,itnotonlybringsconvenience
topeopletotravel,butalsobringsaseriesofproblemsaboutenvironmentalpollutionand
energyconsumption.Inordertosolvethisproblem,itisanurgentneedforthedevelopment
ofadvancedhigh-strengthautomotivesteel,soastoachievethegoalofautomobile
lightweight,aswellasenergysavingandemissionreduction.However,mediummanganese
steelhasthe