3.2 拉伸变形行为
图6 基础钢、加c钢（a）与加n钢（b）的名义应力-应变曲线。基础钢、加c钢（c）与加n钢（d）名义应变与dim体积比的关系
图7 基础钢（a）、0.1c(b)钢以及0.1n(c)钢，加c钢(d)和加n钢(e)的真应力与加工硬化率与真应变的关系
图6显示了基础钢与0.1和0.2c钢(a) (c)、基础钢与0.1和0.2n钢(b)(d)的名义应力-应变曲线(a) (b)以及dim体积分数与名义应变的关系(c)(d)。此外, 图7显示了基础钢(a),0.1c钢(b),和0.1n钢(c)的真应力应变曲线以及加工硬化率-真应变曲线。黑色和灰色线分别对应亚稳奥氏体不锈钢(fe-18%cr-8%ni合金)和稳定奥氏体不锈钢(fe-18%cr-12%ni合金)的数据。在基础钢中，dim的体积分数从变形初期就开始增加，使加工硬化速率迅速增加，这是trip钢的预期行为。然而，由于dimt完成的较早，均匀伸长率(ue)的真应变约为0.3。另一方面，在0.1c和0.1n钢中，由于奥氏体稳定性高，高加工硬化速率一直持续到变形后期，导致其较高的ue，其真应变大于0.5且强度不降低。在0.1c钢中，由于在dim中c的动态应变时效，当真应变超过0.4时，加工硬化率出现显著变化(锯齿)(如图7所示(b)) 。虽然0.1c钢的dim体积分数低于0.1n钢，但0.1c钢具有高的抗拉强度(ts)。如前一节所述，这可能是因为在0.1c钢中生成的dim比在0.1n钢中生成的dim更硬，承受的应力更高，稍后将对此进行描述。当c和n加至0.2%时，dimt在拉伸试验中没有发生，因此，ts降低。图7 (d)和7 (e)显示了加c钢(d)和加n钢(e)的加工硬化率曲线。由于奥氏体的稳定化,随c和n含量的增加,加工硬化率的最大值降低，而且在ts不降低的情况下伸长率显著提高。每种钢的拉伸性能总结于图8。如图8(a)所示，n对0.2%屈服应力的影响略高于c。原因之一是cr和n形成非立方对称的i-s化合物，这些化合物影响了奥氏体内的间隙-位错反应。18)图8(b)显示了c和n对ts的影响。加c钢的ts高于加n钢。ts最大值在0.05 ～ 0.1% c、n含量范围内，这是因为随着c、n含量的减少，dim的强度降低，而随着c、n含量的增加，dim的体积分数降低。对于图8(c)中的ue,随着c和n的加入ue有增加的趋势，这可能是由于随着奥氏体稳定性的增加，trip现象一直持续到变形后期。然而，对于0.2c钢，不发生dimt，也不出现trip效应，ue低于0.1c钢。另一方面,如同0.2c钢，0.2n钢中也很难出现dimt,与0.1n钢相比，它的ue更高，这是因为在高氮奥氏体钢中，平面位错发展导致的高的加工硬化率。图8 (d)显示了每一种钢的强度-塑性平衡(ts×ue)。与基础钢相比，通过提高加c钢和加n钢的ue，提高了强度-塑性平衡。特别是0.1c钢具有最高的强度-塑性平衡。如上所述，强度和塑性随奥氏体加工硬化程度、强度和dim含量的不同而变化，因此，我们可以通过有效控制c和n的含量来控制亚稳奥氏体不锈钢的力学性能。
图8 fe-18%cr-8%ni-(c,n)合金中c或n含量与0.2%屈服应力(a),抗拉强度(b）,均匀伸长率(c),以及ts×ue(d)的关系
3.3 形变诱导马氏体流动应力的估算
采用割线法计算了dim在拉伸试验中的流变应力，进而评价了dim对亚稳奥氏体不锈钢加工硬化行为的影响。割线法的输入数据列在表2中。对于奥氏体相的真应力-应变(σ-ε)曲线，将图7中稳定奥氏体不锈钢的数据拟合到swift方程。
其中a、b、n为拟合参数。所有钢和相的杨氏模量和泊松比分别为200000 mpa和0.3。进而，将拉伸试验中dim的体积分数vα′随真应变ε的变化拟合到matsumura方程中。
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其中vγ0为奥氏体的初始体积分数，kp和p为拟合参数。除上述输入数据外，采用双相钢(fe-18%cr-8%ni合金)的真应力-应变曲线进行计算。用割线法计算得到了dim单相的真应力-应变曲线。图9为基础钢(a)(d)、0.1c钢(b)(e)和0.1n钢(c)(f)的计算结果。输入数据(fe-18%cr-8%ni合金(奥氏体 dim)和fe-18%cr-12%ni合金(奥氏体)的真应力-应变曲线，以及dim的体积分数)以空心标记画线表示，输出数据(dim的真应力-应变曲线)绘制为实心标记。输入数据和相应的输出数据用虚线连接。在冷轧应变或变形的早期形成的dim强度与变形后期由重变形奥氏体形成的dmi强度之间存在差异;然而，输出数据代表各种dim强度的平均值。在基础钢中，虽然大约70%的dim在真应变为0.1时已经转化，但基础钢(fe-18%cr-8%ni合金)的流动应力几乎与奥氏体(fe-18%cr-12%ni合金)相同，表明dim对0.1以下真应变的强化作用不大。这是因为变形初期，基础钢的奥氏体强度与dim强度相差不大，如图4中的纳米压痕试验结果所示。随着变形的进行，基础钢发生了明显的加工硬化，其流动应力与奥氏体的流动应力出现较大的偏差。dim的真应力-应变曲线与基础钢基本一致，因为dim主要由奥氏体转化而成，与基础钢不同的是，0.1c钢在dimt开始后立即发生了较大的加工硬化。在dimt开始应变处，dim的应力高达1200 mpa。由于0.1c钢的奥氏体和dim强度差异较大，且dim逐渐发展，其加工硬化行为与母钢有所不同。另一方面，当应变约为0.3时，此时dim含量约为20%，0.1n钢的加工硬化开始大幅增加，dim强度介于基础钢和0.1c钢之间。因此，亚稳奥氏体钢的强度和加工硬化行为很大程度上取决于dim的强度。由于dim在0.1c钢中获得的应力最高，其次是0.1n钢和母钢，结果表明，虽然dim的数量有所减少，但添加c和n可以强化dim，从而提高trip效应。特别是在0.1c钢中，与0.1n钢相比，由于显著坚硬的dim逐渐形成，持续至变形后期，实现了优异的强度-塑性平衡。
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图9 基础钢(a)、0.1c(b)以及0.1n(c) fe-18%cr-8%ni-(c,n) 合金和fe-18%cr-12%ni-(c,n)合金（空心标记）以及采用割线法计算的dim应力应变曲线（实心标记）。基础钢(d)、0.1c钢（e）以及0.1n钢(f)dim体积比与真应变的关系
4结论
研究了c和n对亚稳奥氏体不锈钢(fe-18%cr-8%ni合金)dim强度的影响，并确定了其加工硬化行为。结论总结如下:
(1) c的力学稳定效果高于n。虽然加c钢的dim体积分数低于加n钢，但在提高亚稳奥氏体不锈钢冷轧后的硬度及加工硬化率方面比n更为有效。这是因为c对dim的强化效应高于n。因此,通过加c和n形成的硬的dim对于提高加工硬化是有效的。
(2)添加c和n改善了亚稳奥氏体不锈钢的强度-塑性平衡，与添加n相比，添加c的钢获得了更好的性能。割线法计算表明，这是由于含c和n的dim在拉伸试验中具有较高的应力所致。在0.1c钢中，与0.1n钢相比，由于显著坚硬的dim逐渐形成直到变形后期，实现了优异的强度-塑性平衡。
