鋼無疑是當(dāng)今世界應(yīng)用最廣的工程結(jié)構(gòu)材料，沒有之一。資料顯示，世界每年的鋼產(chǎn)量已經(jīng)超過16億噸。它被廣泛應(yīng)用的原因除了具有鐵磁性、剛度高、抗腐蝕性好等因素之外，最重要的原因就是它具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。通過調(diào)控鋼的微觀組織，就可以得到所需的性能。

    在鋼的大家庭中，普通碳鋼由于同時(shí)兼具性能和價(jià)格因素獲得工業(yè)界的廣泛認(rèn)可。對(duì)于碳鋼，一個(gè)很重要的強(qiáng)化手段就是形成馬氏體組織，它是一種亞穩(wěn)Fe-C相，具有體心四方晶體結(jié)構(gòu)。要想形成馬氏體，需要滿足兩個(gè)條件，首先是C濃度足夠高，其次就是要從高溫面心立方奧氏體相快速冷卻至低溫。

    近日，來自馬克斯普朗克鋼鐵研究所的研究人員在Advanced Materials上報(bào)道了他們的最新研究成果。他們結(jié)合原子探針及同步輻射X射線手段對(duì)兩種珠光體鋼（低共析鋼和過共析鋼）進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在這種包含鐵素體及滲碳體但完全沒有奧氏體的組織中，通過劇烈的機(jī)械變形竟然形成了Fe-C馬氏體。這種變形誘發(fā)的納米尺度相變?yōu)檎{(diào)控納米結(jié)構(gòu)鋼及其表面的力學(xué)性能提供了一個(gè)全新的思路。

    圖1 鐵素體的結(jié)構(gòu)演化

    a, b: 鐵素體沿a軸和c軸的點(diǎn)陣參數(shù)以及單胞體積和c/a比值隨著拉拔應(yīng)變的變化情況，綠色虛線對(duì)應(yīng)純鐵的值，粉色虛線對(duì)應(yīng)著c/a=1，藍(lán)色虛線標(biāo)注了結(jié)構(gòu)演化的不同階段；

    c: 鐵素體晶粒內(nèi)部碳濃度大小隨著拉拔應(yīng)變的變化情況。

    圖2 預(yù)測(cè)出的Fe-C平衡相圖

    藍(lán)色線表示0.2%點(diǎn)陣應(yīng)變下有序無序相變溫度隨著碳濃度的變化情況，紅色線表示沒有任何應(yīng)變下有序無序相變溫度隨著碳濃度的變化情況，紅色框表示唯一能查到的淬火馬氏體相變的數(shù)據(jù)點(diǎn)，藍(lán)色點(diǎn)表示本文中測(cè)到的畸變馬氏體中碳濃度的數(shù)據(jù)點(diǎn)，虛線表示通過微觀彈性理論預(yù)測(cè)的有序無序相變線。

    圖3 與文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比

    與文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本文中的數(shù)據(jù)將淬火馬氏體的數(shù)據(jù)延伸到了碳濃度很低的水平，表明拉拔使得原始體心立方相發(fā)生了類似馬氏體的四方畸變。