工程科学学报.第42卷.第1期：48-59.2020年1月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.1:48-59,January 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.05.004;http://cje.ustb.edu.cn 中锰钢塑性失稳现象的研究进展及未来研究展望 胡斌”，屠鑫)，王玉)，罗海文)区，毛新平2) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京1000832)北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室.北京100083 ☒通信作者.E-mail:luohaiwen@ustb.edu.cn 摘要中锰钢是近年来出现的新型钢铁材料，因为其优异的力学性能被认为是第三代汽车用钢，但是该钢的一个突出特点 就是在拉伸变形时会发生塑性失稳，导致材料结构稳定性减弱甚至在某些情况下过早失效，这已然成为限制中锰钢商业化使 用的关键问题.塑性失稳包括出现不连续屈服和屈服平台（吕德斯应变）以及流变应力锯齿(PLC效应).两者都受到成分、晶 粒形貌、退火工艺、组织构成等因素的影响，也均与拉伸变形过程中奥氏体相变转变存在或强或弱的相关性，使得这一塑性 失稳现象的机理更为复杂化.因而在近期各种观点迥异的理论解释也相继被提出.本文综述了相关研究中各种因素对吕德 斯应变和PLC效应的影响结果及相关理论解释，并着重指出了各理论解释的局限性及未来的研究思路.最后，基于现有研究 和预研实验对在保证中锰钢超高强度和优良塑性的前提下消除中锰钢塑性失稳现象的可行途径进行了展望. 关键词中锰钢：不连续屈服：流变应力锯齿：微合金化：电脉冲 分类号TG142.1 Recent progress and future research prospects on the plastic instability of medium-Mn steels:a review HU Bin.TU Xin,WANG Yu,LUO Hai-wen.MAO Xin-ping 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:luohaiwen@ustb.edu.cn ABSTRACT Lightweight materials are desired for energy saving and emission reduction of automobiles.A promising material for automobile parts is advanced high strength steel (AHSS).A recently developed material called medium-Mn steel,with excellent mechanical properties,has attracted increasing attention as the third-generation AHSS for automotive processing.However,medium-Mn steel is disadvantaged by plastic instability during tensile tests.This plastic instability is usually associated with localized and propagative bands on the material surface,which cause an unexpected surface roughening effect and premature failure in the most unfavorable cases.Therefore,plastic instability has severely impeded the commercialization of medium-Mn steels.The phenomenon manifests as discontinuous yielding followed by a yielding plateau (the Luders strain),along with flow stress serrations (the Portevin-Le Chatelier(PLC)effect).Both effects are influenced by the composition,annealing process,and microstructure (phase morphology and constituents)of the steel.Both effects are also correlated with the austenite-to-martensite transformation during deformation to a greater or lesser extent,which is rarely observed in metallic materials.Consequently,the mechanisms of both effects are complicated and explainable by diverse theories.This paper reviewed the current research results on the influences of various factors on the Luders strain and PLC effect,and discussed their corresponding mechanisms.This paper particularly emphasized the limitations of the existing theoretical explanations and proposed future researches to elucidate the existing disputes.Based on the current research and our 收稿日期：2019-09-05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(U1460203.51831002,5186113530.51904028):中国科协青年人才托举资助项目(2018QNRC001): 中国博士后科学基金资助项目(2018M640063):中央高校基本科研业务费资助项目(06102146)中锰钢塑性失稳现象的研究进展及未来研究展望 胡    斌1)，屠    鑫1)，王    玉1)，罗海文1) 苣，毛新平2) 1) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083    2) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 苣通信作者，E-mail：luohaiwen@ustb.edu.cn 摘    要    中锰钢是近年来出现的新型钢铁材料，因为其优异的力学性能被认为是第三代汽车用钢，但是该钢的一个突出特点 就是在拉伸变形时会发生塑性失稳，导致材料结构稳定性减弱甚至在某些情况下过早失效，这已然成为限制中锰钢商业化使 用的关键问题. 塑性失稳包括出现不连续屈服和屈服平台（吕德斯应变）以及流变应力锯齿（PLC 效应）. 两者都受到成分、晶 粒形貌、退火工艺、组织构成等因素的影响，也均与拉伸变形过程中 奥氏体相变转变存在或强或弱的相关性，使得这一塑性 失稳现象的机理更为复杂化，因而在近期各种观点迥异的理论解释也相继被提出. 本文综述了相关研究中各种因素对吕德 斯应变和 PLC 效应的影响结果及相关理论解释，并着重指出了各理论解释的局限性及未来的研究思路. 最后，基于现有研究 和预研实验对在保证中锰钢超高强度和优良塑性的前提下消除中锰钢塑性失稳现象的可行途径进行了展望. 关键词    中锰钢；不连续屈服；流变应力锯齿；微合金化；电脉冲 分类号    TG142.1 Recent progress and future research prospects on the plastic instability of medium-Mn steels: a review HU Bin1) ，TU Xin1) ，WANG Yu1) ，LUO Hai-wen1) 苣 ，MAO Xin-ping2) 1) School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: luohaiwen@ustb.edu.cn ABSTRACT    Lightweight  materials  are  desired  for  energy  saving  and  emission  reduction  of  automobiles.  A  promising  material  for automobile  parts  is  advanced  high  strength  steel  (AHSS).  A  recently  developed  material  called  medium-Mn  steel,  with  excellent mechanical properties, has attracted increasing attention as the third-generation AHSS for automotive processing. However, medium-Mn steel  is  disadvantaged  by  plastic  instability  during  tensile  tests.  This  plastic  instability  is  usually  associated  with  localized  and propagative  bands  on  the  material  surface,  which  cause  an  unexpected  surface  roughening  effect  and  premature  failure  in  the  most unfavorable  cases.  Therefore,  plastic  instability  has  severely  impeded  the  commercialization  of  medium-Mn  steels.  The  phenomenon manifests as discontinuous yielding followed by a yielding plateau (the Lüders strain), along with flow stress serrations (the Portevin-Le Chatelier (PLC) effect). Both effects are influenced by the composition, annealing process, and microstructure (phase morphology and constituents) of the steel. Both effects are also correlated with the austenite-to-martensite transformation during deformation to a greater or  lesser  extent,  which  is  rarely  observed  in  metallic  materials.  Consequently,  the  mechanisms  of  both  effects  are  complicated  and explainable by diverse theories. This paper reviewed the current research results on the influences of various factors on the Lüders strain and  PLC  effect,  and  discussed  their  corresponding  mechanisms.  This  paper  particularly  emphasized  the  limitations  of  the  existing theoretical  explanations  and  proposed  future  researches  to  elucidate  the  existing  disputes.  Based  on  the  current  research  and  our 收稿日期: 2019−09−05 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（U1460203，51831002，5186113530，51904028）；中国科协青年人才托举资助项目（2018QNRC001）； 中国博士后科学基金资助项目（2018M640063）；中央高校基本科研业务费资助项目（06102146） 工程科学学报，第 42 卷，第 1 期：48−59，2020 年 1 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 1: 48−59, January 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.05.004; http://cje.ustb.edu.cn