导读：本文研究了采纳一种革新的微观布局，通过简洁的多次拉伸和退火步调来均衡拉拔的珠光体钢丝超高强度、拉伸和旋转延性。在该构造中，传统的珠光体渗碳体板被渗碳体纳米颗粒所代替，后者通过富含代替元素的晶界桥接而成。采纳革新的工艺门路后，0.92% C钢丝的抗拉强度为2300 MPa，匀称延伸率为6.4%，旋转应变为0.73。在雷同应变条件下，采纳新工艺加工的金属丝比传统工艺加工的金属丝具有更高的极限强度，但拉伸和旋转延性更强，与无应变珠光体钢棒的延性相称。
高碳钢的自然珠光体微观布局具有高强度和相对低本钱的上风。通过等温奥氏体化历程，在近共析高碳钢中形成具有瓜代α-铁素体和渗碳体片晶的珠光体微观布局。通过冷拔，可以将薄片的偏向重新定向到拉伸偏向，从而明显细化。通过这种方法，珠光体钢丝通过简洁的加工工艺得到了高强度的纳米层状构造。不幸的是，珠光体钢丝受到低拉伸延性和过早旋转分层粉碎的困扰。因为线材是通过冷拔制备的，涉及的面积淘汰大于75%，是以线材中的铁素体具有较高的位错密度，通常凌驾10∼15 m−2。别的，位错滑移受到渗碳体板和铁素体片层厚度的限定，在拉伸后，铁素体片层通常比100 nm薄得多。是以，大量冷拔珠光体钢丝通常体现出匀称的拉伸性能，延伸率普通≤ 2∼3%。
鉴于塑性较差且微观布局高度各向异性，以及现实应用中碰到的庞大应变条件，旋转性能是评估塑性和韧性的另一个有效指标。在旋转历程中，沿圆周偏向施加剪应力，发觉具有精良旋转延展性的钢丝并不总是体现出精良的拉伸延展性。旋转韧性和拉伸韧性之间缺乏对应干系，这是采纳退火改进重拉伸珠光体钢丝机器性能时的一个困难。比方，已发觉低温退火可使金属丝硬化，强度增添至200 MPa，同时拉伸伸长率略有进步。然而，当对拉伸应变ε>1的钢丝举行退火时。发觉钢丝在旋转下体现出显着的脆性，很多人将其称为“旋转分层”。比方，280 °C退火钢丝（ε=2.06）的匀称旋转应变已被发觉为低于0.1，仅为绘制状态下记载值的10%。
东南大学周立初传授等人等提出了一种简洁的拉拔和退火工艺相联合的新计谋，以生产具有超高强度和延展性(拉伸和旋转)的珠光体线材。这一历程孕育发生了一种由铁素体片层和片层界限构成的改性珠光体构造。铁素体片具有高位错密度，纵然在退火后，这与传统加工的钢丝在拉伸状态下看到的相似。在通例珠光体构造中，改性层状晶界以渗碳体纳米颗粒装饰，并以代替渗碳体板的替换元素和碳元素富集。这些革新的界限在拉伸应变的早期按捺了位错活动，导致了高强度，但也许可一些位错活动穿过它们，从而孕育发生了精良的延展性。在不捐躯其他拉伸韧性和旋转韧性的情形下，所制备的线材比无应变珠光体棒材的强度高900 MPa。所制备的丝具有2300 MPa的抗拉强度、6.2%的匀称延伸率和0.73的匀称旋转应变，显着高于低温退火的通例丝。相干研究结果以题“A modified pearlite microstructure to overcome the strength-plasticity trade-off of heavily drawn pearlitic wire”颁发在金属顶刊Scripta Materialia上。
链接：www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646221005169
图1 对应的应变ε= 2.02新加工的线材的表征。(a)微观构造透射电镜，(b)渗碳体板HRTEM， (c)渗碳体板间距和厚度直方图，(d) APT图。只有20%的碳原子和0.2%的铁原子表现出来。(e)在。% C和1.5% Mn分别用赤色和橙色表现。(f)依据(e)中的圆柱体局部门析渗碳体板的一维原子浓度漫衍。
图2 珠光体钢丝拉伸后在415°C退火10分钟的表征。(a)显微构造的透射电镜;(b)铁素体纳米片层与渗碳体颗粒(CP)界限的局部放大;(c)垂直于片层偏向的层间间距和渗碳体颗粒宽度直方图。(d)-(g)新工艺拉退却火步调后珠光体钢丝的APT阐发。(d)原子的舆图。只有20%的C(赤色)和0.2%的Fe(玄色)原子表现出来。(e)在。% C和1.5% Mn分别用赤色和橙色表现。(f)和(g)表现了(e)中局部门析(圆柱体)的一维原子浓度漫衍。
图3 珠光体丝的拉伸性能。(a)极限抗拉强度(UTS)和延伸率随415°C连续时间的改变。玄色线和水师蓝线分别对应UTS和伸长。(b)差别珠光体钢丝的工程拉伸应力-应变曲线。新工艺制备的线材(c)应变至2%后的透射电镜观看，(d)断裂后的透射电镜观看，(e)通例冷拔制备的线材应变至断裂后的透射电镜观看。TEM样品均取自断丝匀称拉长的部门。
图4 差别珠光体丝的旋转力学性能。(a)新加工的钢丝在415°C下的旋转强度和匀称旋转应变随连续时间的改变。(b)差别珠光体钢丝的典范旋转应变-应力曲线。透射电镜观看(c)新加工的钢丝在415°c退火应变旋转断裂(d)传统钢丝在280°c退火60min应变旋转断裂。
图5 (a)差别退火条件下珠光体钢丝的位错密度。(b)在415°C退火差别时间的新加工线材中铁素体-铁素体界限的比例。
