概要介绍
高锰钢与铝合金化 生产的 更高屈服强度和 明显比 密度的耐磨铸造部件，有助于在水泥 、 采矿和建筑 作 业中节 约 大量能源并延长使用寿命。然而，Al合金的强化机制导致屈服强度提高， 但 断裂机制如何影响这些铸件的加工硬化行为还需要进一步 验证 。本研究通过评估Al合金含量分别为0、4、7和11wt %的Fe-18Mn-1.3C-2Cr钢的加工硬化行为和断裂机制来解决这些问题。结果表明， 当不含A l 时 孪晶-位错胞相交 ， 当Al 含量 为4和7 wt%时变形带-平面滑移位错相交 等等 以及 当 Al浓度为11 wt%时κ碳化物的析出促进了加工硬化。 此外， 拉伸断裂模式从0 Al wt.%时的韧性断裂向11 Al wt.%时的脆性断裂转变，并伴有较大的孔洞和解理。相关论文以题为“Work hardening behavior and fracture mechanisms of Fe-18Mn-1.3C-2Cr low-density steel castings with varying proportions of aluminum alloying”发表在Materials Science and Engineering: A 期刊上。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.144467
图表浏览
表1 铸态Fe-18Mn-1.3C-2Cr钢试样的平均成分，0，4，7，11wt % Al分别记为0Al，4Al，7Al，11Al
图1 铸态Fe-18Mn-1.3C-2Cr钢试样的光学显微镜（OM）图像：(a) 0Al，(b) 4Al，(c) 7Al，(d) 11Al；(e) X射线衍射（XRD）图谱
图2 铸态Fe-18Mn-1.3C-2Cr钢拉伸断口附近位错缺陷的透射电子显微镜（TEM）图像：(a) 0Al，(b) 4Al，(c) 7Al，(d) 11Al
图3 铸态Fe-18Mn-1.3C-2Cr钢试样的真应力与真拉伸应变曲线和加工硬化速率曲线：(a) 0Al，(b) 4Al，(c) 7Al，(d) 11Al；插图包括断裂试样的OM图像
图4 铸态Fe-18Mn-1.3C-2Cr钢试样拉伸断口的扫描电子显微镜（SEM）图像：(a1,a2) 0Al；(b1,b2) 4Al；(c1,c2) 7Al；(d1,d2) 11Al；插图为图(d2)铁素体相的电子背散射衍射（EBSD）映射
表2 0Al，4Al，7Al和11Al钢试样在真应变-应力下的力学性能
图5 铸态Fe-18Mn-1.3C-2Cr钢试样拉伸断口附近变形带的TEM图像：(a1) 0Al，(b1) 4 Al，(c1) 7 Al，(d1, d2) 11Al；图(a1-d1)和图(d2)中红圈区域的选区电子衍射（SAED）图案：(a2) 0Al，(b2) 4 Al，(c2) 7 Al，(d3,d4) 11Al(读者可参阅本文的网页版本，以了解该图例中有关颜色的解释)
全文结论
(1) 随着Al含量的增加，位错滑移机制由波浪型变为平面型。添加Al带来的短程有序（SRO）的影响是决定位错滑移模式程度的最重要因素。
(2) 强化机制由Al含量为0 wt%时的孪晶诱发塑性（TWIP）效应转变为Al含量为7 wt%时的滑移带强化效应，这对加工硬化能的贡献相当大。
(3) 当Al含量增加到11 wt %时，二次铁素体相从基体中析出。这些缺陷促进了裂纹的形成、成核和扩展，导致11Al试样呈脆性断裂模式。同时，脆性断裂机制和加工硬化速率的降低导致拉伸试验中颈缩出现的时间提前，大大降低了均匀伸长率。
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