不同应变率下奥氏体301不锈钢的力学行为与微观结构演变

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Mechanical Behavior and Microstructure Evolution of Austenitic 301 Stainless Steel Under Different Strain Rates

301不锈钢在不同应变率下的拉伸性能及微观结构演变研究。通过SEM、XRD、TEM和HRTEM分析发现，应变率升高导致抗拉强度和塑性下降，抑制α′-马氏体形成，促进ε-马氏体及变形孪晶生成。低应变率（1 mm/min）下材料强度（919 MPa）和塑性（51%）分别比高应变率（15 mm/min）提升32.9%和64.5%。断裂表面呈现韧性断裂特征，TEM和HRTEM揭示了位错堆积、层错及相变机制。

　　

摘要

对奥氏体301不锈钢（AISI 301 SS）进行了不同应变率下的拉伸试验。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）来研究拉伸行为对材料结构的影响。结果表明，随着应变率的增加，AISI 301 SS的拉伸强度和塑性均有所下降。在1 mm/min的应变率下，其拉伸强度为919 MPa，塑性为51%，相对于15 mm/min的应变率，拉伸强度提高了32.9%，塑性提高了64.5%。拉伸断裂后，通过SEM观察到的断裂形貌为韧性断裂。通过TEM和HRTEM观察到，微观结构中存在变形诱导的马氏体以及由位错和层错堆积形成的机械孪晶。XRD分析表明材料的相组成为马氏体和奥氏体。应变率的增加抑制了α′（bcc）-马氏体的形成，从而促进了过渡相ε（hcp）-马氏体的生成，并减少了变形孪晶的数量。低应变率有利于α′-马氏体和孪晶的形成，从而提高材料的力学性能，而高应变率则会产生相反的效果。