宋仁伯等：Fe-M-Al-C系中锰钢的研究现状与发展前景 819 1.0 主要表现为两种形态：板条状和等轴状（如图6(a) 0.9 所示).Li在Fe-6Mn-2Al-0.4C热轧后临界退 火的样品中发现了两种形态的奥氏体，两种形态 的奥氏体在机械稳定性上存在着差异，板条状要 0.6 ▲HR+HA 高于等轴状.在变形时，等轴状奥氏体先发生马氏 0.5 ▲CR+HA 0.4 ▲WR+HA 体相变，板条状的奥氏体在相变前需要旋转到合 ●HRQ&T 0.3 ●CR+Q&T 适的取向再发生相变，稳定性的差异造成了TP 0.2 效应良好的延续性，强塑积达到了70GPa%. 400500600700800900100011001200 Yeild strength/MPa 根据工艺的不同，在某些情况下会产生马氏 图5Fe-Mn-A-C系中锰钢屈强比与屈服强度的关系 体马氏体的产生主要有两种途径，一种是因为奥 Fig.5 YR vs YS of Fe-Mn-Al-C medium Mn steels 氏体的热稳定性问题，在快速冷却的过程，奥氏体 出现基体为全奥氏体的情况，Fe-Mn-A-C系中锰 中的C原子来不及扩散而从M点开始转变为马 钢的基体组织大多为奥氏体+-铁素体.组织类型 氏体.因为合金元素的添加提高了淬透性，所以轧 如表1所示 后淬火无后续热处理工艺的材料组织均会含有马 奥氏体和铁素体在Fe-Mn-Al-C系中锰钢中 氏体组织，对于临界退火工艺的样品，如果退火时 表1不同组织类型Fe-Mn-A-C中锰钢的化学成分和力学性能时 Table 1 Chemical compositions and tensile properties of various Fe-Mn-Al-C medium Mn steels by their microstructure Mechanical properties Microstructure Main chemical composition Yield strength/ Tensile strength/ Total elongation/ References MPa MPa % a-ferrite (K-carbide) Fe-3.5Mn-5.8A-0.3C 532 722 23.2 [54-601 a-ferrite austenite (+k-carbide) Fe-9Mn-5Al-0.3C 502 734 1 [61-68 a-ferrite +8-ferrite austenite Fe-8.1Mn-5.3Al-0.23C 561 949 54 [20-21,39 martensite(+k-carbide) 41,69-71] (b) -F 8-F 图6几种典型的Fe-Mn-Al-C系中锰钢组织.(a)Fe-6Mn-2Al-0.4C在750℃临界退火20min的SEM组织I闯：(b)Fe-8Mn-6Al-0.2C在 1000℃固溶处理2h的SEM组织4：(c)Fe10Mn-10A-0.7C在850℃退火1h的SEM组织9 Fig.6 Typical microstructures of Fe-Mn-Al-C medium Mn steels:(a)SEM microstructure of Fe-6Mn-2A1-0.4C annealed at 750 C for 20 min!s1,(b) SEM microstructure of Fe-8Mn-6Al-0.2C after solution treatment at 1000 C for 2h (e)SEM microstructure of Fe-10Mn-10Al-0.7C annealed at 850℃for1h例出现基体为全奥氏体的情况，Fe−Mn−Al−C 系中锰 钢的基体组织大多为奥氏体+α-铁素体. 组织类型 如表 1 所示. 奥氏体和铁素体在 Fe−Mn−Al−C 系中锰钢中 主要表现为两种形态：板条状和等轴状（如图 6（a） 所示）. Li[5] 在 Fe–6Mn–2Al–0.4C 热轧后临界退 火的样品中发现了两种形态的奥氏体，两种形态 的奥氏体在机械稳定性上存在着差异，板条状要 高于等轴状. 在变形时，等轴状奥氏体先发生马氏 体相变，板条状的奥氏体在相变前需要旋转到合 适的取向再发生相变，稳定性的差异造成了 TRIP 效应良好的延续性，强塑积达到了 70 GPa·%. 根据工艺的不同，在某些情况下会产生马氏 体. 马氏体的产生主要有两种途径，一种是因为奥 氏体的热稳定性问题，在快速冷却的过程，奥氏体 中的 C 原子来不及扩散而从 Ms 点开始转变为马 氏体. 因为合金元素的添加提高了淬透性，所以轧 后淬火无后续热处理工艺的材料组织均会含有马 氏体组织，对于临界退火工艺的样品，如果退火时 表 1 不同组织类型 Fe–Mn–Al–C 中锰钢的化学成分和力学性能[53] Table 1 Chemical compositions and tensile properties of various Fe–Mn–Al–C medium Mn steels by their microstructure[53] Microstructure Main chemical composition Mechanical properties References Yield strength/ MPa Tensile strength/ MPa Total elongation/ % α-ferrite (+ κ-carbide) Fe–3.5Mn–5.8Al–0.3C 532 722 23.2 [54–60] α-ferrite + austenite (+κ-carbide) Fe–9Mn–5Al–0.3C 502 734 77 [61–68] α-ferrite + δ-ferrite + austenite + martensite（+κ-carbide） Fe–8.1Mn–5.3Al–0.23C 561 949 54 [20–21,39, 41,69–71] 0.9 1.0 0.7 0.5 0.4 0.3 0.2 400 600 700 Yeild strength/MPa 800 1000 Yeild ratio 0.8 0.6 500 900 1100 1200 HR+IA CR+IA WR+IA HR+Q&T CR+Q&T 图 5 Fe–Mn–Al–C 系中锰钢屈强比与屈服强度的关系 Fig.5 YR vs YS of Fe–Mn–Al–C medium Mn steels (a) (b) (c) 850 ℃, 1 h 20 μm αE+γE αP+γP γ κ A M δ−F α−F α 图 6 几种典型的 Fe–Mn–Al–C 系中锰钢组织. （a）Fe–6Mn–2Al–0.4C 在 750 ℃ 临界退火 20 min 的 SEM 组织[5] ；（b）Fe–8Mn–6Al–0.2C 在 1000 ℃ 固溶处理 2 h 的 SEM 组织[41] ；（c）Fe–10Mn–10Al–0.7C 在 850 ℃ 退火 1 h 的 SEM 组织[9] Fig.6 Typical microstructures of Fe–Mn–Al–C medium Mn steels: (a) SEM microstructure of Fe–6Mn–2Al–0.4C annealed at 750 ℃ for 20 min[5] ; (b) SEM microstructure of Fe–8Mn–6Al–0.2C after solution treatment at 1000 ℃ for 2 h[41] ; (c) SEM microstructure of Fe–10Mn–10Al–0.7C annealed at 850 ℃ for 1 h[9] 宋仁伯等： Fe−Mn−Al−C 系中锰钢的研究现状与发展前景 · 819 ·