1 引言

中锰钢作为极具潜力的下一代高强度结构材料，凭借富含碳、锰的残余奥氏体（γ相），展现出卓越的强塑性匹配。然而，传统工艺需经长时间α+γ两相区退火，方能实现锰在奥氏体中的均匀分布及γ相的稳定化。既有研究表明，在两相区退火前预制薄层状奥氏体，可消除奥氏体形核势垒并缩短锰的扩散距离，从而在短时退火下获得大量富碳、锰的γ相。此外，抑制升温过程中的碳化物析出，有望进一步提升奥氏体的形成效率与稳定性。本研究引入碳化物形成抑制元素Si，旨在阐明Si元素添加对α+γ两相区退火过程中γ相演变行为及γ相含量的影响规律。

2 试验方法

试验选用两种冷轧钢板，其化学成分（质量百分比）分别为0.16C-0Si-3.5Mn与0.16C-2.0Si-3.5Mn，分别命名为0Si钢和2Si钢。首先，将两种钢板置于900℃单相区保温300s后水冷，并进一步在液氮中深冷处理2h，以获得单一的板条马氏体组织。

随后，将0Si钢和2Si钢分别置于690℃和720℃进行不同时长（0-3600s）的两相区退火处理，旨在使奥氏体含量达到热力学计算软件Thermo-Calc（TCFE10）预测的相近水平，退火后均进行水冷处理。试验过程中，利用电解液提取残渣法测定了升温过程中析出的碳化物量；同时，采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察了退火前后γ相的微观形貌，并利用X射线衍射（XRD）技术定量评估了退火后的γ相含量。

3 试验结果与讨论

0Si钢与2Si钢在退火前的组织均为单一马氏体相，未检测到γ相。在升温初期，0Si钢与2Si钢中铁系碳化物的体积分数分别为367ppm和116ppm，证实了Si元素的添加能有效抑制升温过程中的碳化物析出。

图1展示了两种钢中γ相含量与α+γ两相区退火时间的关系：无论是否添加Si元素，γ相含量均随保温时间的延长呈现先增后减的趋势，在保温时间超过1800s后开始下降。值得注意的是，相较于0Si钢， 2Si钢在更短的保温时间内即可生成更多的γ相。图像分析表明，Si的添加并未显著改变γ相的形成速率，但2Si钢中稳定性更高的针状γ相占比显著高于0Si钢，导致其块状γ相比例相对较低，从而获得了更高的γ相总量。这种γ相形态上的差异，很可能源于Si元素的添加抑制了碳化物的生成，进而减少了块状γ相的形核位点。