双相钢力学和腐蚀性能研究进展综述

Alireza Kalhor · Maryam Soleimani · Hamed Mirzadeh · Vitoon Uthaisangsuk

摘要

本文介绍了为提升双相钢（DP钢）——先进高强度钢（AHSS）的主要类别之一——的力学性能（强度-塑性结合）和耐腐蚀性能而提出的新加工概念。本综述涵盖：（I）获得铁素体-马氏体显微组织的加工路线，（II）临界区退火（IA）处理参数，（III）主要热机械处理，以及（IV）后处理。首先，批判性地讨论了主要的热处理方法，即阶梯淬火、中间淬火、铁素体-珠光体钢的临界区退火以及锰的配分。其次，总结了在临界区退火温度下保温时间对奥氏体化、晶粒粗化动力学、异常晶粒生长和马氏体体积分数的影响。接着，讨论了冷变形（特别是轧制）和加热速率对于通过再结晶和改变奥氏体相的优先形核位置来开发细晶DP显微组织（具有链网状马氏体岛）的重要性。此外，讨论了剧烈塑性变形技术（如约束槽压）、热循环（多步或重复临界区退火）和球化热处理的应用。最后，综述了回火、淬火时效和烘烤硬化对DP钢性能的影响。这篇简短的概述展示了传统和创新加工路线为DP钢的潜在工业应用，特别是在汽车工业的轻量化车身中为解决安全性、燃油消耗和空气污染问题所提供的机会。

关键词 DP钢 · 热机械加工 · 临界区退火 · 力学性能 · 耐腐蚀性

1 引言

虽然可以通过增加汽车部件的厚度来实现更高的强度和安全性，但另一方面，燃油消耗和空气污染问题阻碍了厚材料的使用[1]。因此，高性能材料更具吸引力。钢铁工业通过开发具有复杂显微组织的先进高强度钢（AHSS）来应对这一需求[2]。图1显示了AHSS在汽车工业中的应用大幅增加，而普通碳钢的用量减少[3]。

图1 a 金属合金和 b AHSS在汽车车身中的使用情况

通常，AHSS可分为三大类，如图2所示的强度与延伸率关系图。第一代AHSS包括双相（DP）钢[4,5]、复相（CP）钢[6]、相变诱导塑性（TRIP）钢[1]和马氏体（MART）钢[3]。孪晶诱导塑性（TWIP）钢[7]、奥氏体不锈钢[8]以及含铝的轻质诱导塑性（L-IP）钢构成了第二代AHSS，并表现出优异的力学性能。最终，第三代AHSS，包括中锰TRIP钢、淬火配分（Q&P）钢和无碳化物贝氏体（CFB）钢，具有比第一代更好的强度和塑性组合，且生产成本低于第二代[4,9]。

图2 各种AHSS钢级的抗拉强度与总延伸率关系图（图中标注：20 GPa%, 4, 80, 70）

如图3a所示，DP钢是低碳钢种，其显微组织由铁素体基体和硬质第二相（通常为马氏体）颗粒组成。软基体主导塑性，而硬的马氏体颗粒提供钢的高强度[11]。如图3b所示，TRIP钢具有更复杂的显微组织，由铁素体、残余奥氏体、贝氏体和（可选的）马氏体组成[12]。残余奥氏体通过在其等温贝氏体转变过程中增加碳含量（基于转变奥氏体排出的碳原子）而稳定至室温。为此，需要在此类钢中添加大量硅和铝以延迟碳化物的形成[13]。这种残余奥氏体在塑性变形过程中可以转变为马氏体，随之产生增强的加工硬化率，这被称为TRIP效应[14]。更昂贵的TWIP钢以锰为主要合金元素（15–30 wt%），这使它们在室温下完全为奥氏体（图3c）。这些钢能提供异常大的延伸率，这是由于变形孪晶的形成以及随着显微组织持续细化而产生的高瞬时加工硬化率所诱导的[15]。图1b总结了AHSS在未来汽车中的使用情况[3]，显示DP钢在车身结构中的占比超过50%。这意味着DP钢仍然是汽车工业中AHSS的主要类别[16]。除了在汽车工业中的应用外，DP钢在建筑领域也有许多用途，例如用于混凝土中的增强钢筋，这需要优异的力学性能和耐腐蚀性[17]。

图3 a DP钢、b TRIP钢和 c TWIP钢的示意性显微组织

在本次综述中，讨论了可用于增强DP钢显微组织和力学性能的突出且新颖的工艺。新颖的快慢阶梯淬火路线及其对DP钢腐蚀性能的影响是首次被综述。对DP钢力学性能的建模也进行了简要提及。此外，详细论证了临界区退火参数（例如，均热时间和温度）对DP钢的显微组织、力学性能和耐腐蚀性的影响。明确了关键的Ac1f温度。另外，讨论了DP钢的热机械加工，包括常规变形技术以及剧烈塑性变形（SPD）方法，并指出了它们对DP钢显微组织和力学性能的影响。此外，重点介绍了易于应用的热循环和球化退火工艺，这些工艺最近被用于增强DP钢的性能。最后，总结了临界区退火后的处理及其对DP钢显微组织、力学和腐蚀性能的影响，包括回火、淬火时效（自然时效）和烘烤硬化。在这方面，介绍了最近在一些未变形且硅含量极低的DP钢中观察到的自然时效效应。

2 DP钢的加工

有三种基本方法可用于加工DP显微组织[18]：（I）对铁素体-珠光体显微组织进行临界区退火后水淬（IA路线），（II）对淬火马氏体显微组织进行临界区退火后水淬（中间淬火，IQ路线），以及（III）奥氏体化和临界区退火后水淬（阶梯淬火，SQ路线）。在所有这些路线中，在将钢保持在两相区期间，会形成铁素体-奥氏体显微组织，随后该奥氏体区域通过淬火转变为马氏体。然而，由于形成显微组织的性质不同，所得到的显微组织的形态方面可能会有很大差异。在IA路线中，DP显微组织的形成始于珠光体向奥氏体的转变以及奥氏体在铁素体晶界上的形核，随后奥氏体从这两个位置生长进入铁素体。而在IQ路线中，马氏体转变为奥氏体和铁素体[18]。SQ路线的情况则完全不同，其中铁素体相在奥氏体晶界上形成并向奥氏体晶粒内生长[19]。

IA路线可以应用于完全退火和正火的显微组织。后者产生具有均匀分布马氏体岛的细晶组织，而前者的初始显微组织导致具有粗晶铁素体和带状马氏体形态的DP显微组织，如图4所示。该图还表明，在所研究的St12钢（DIN 1623, 0.035C–0.268Mn–0.035Si, wt%）[20]和21Mn5钢（DIN 17115, 0.18C–1.29Mn–0.14Si–0.022Cu–0.083Ni, wt%）[21]中，IQ路线产生了更细的显微组织以及随之增强的拉伸性能。应当注意，所用的St12钢含碳量低于0.10 wt%，锰含量高达0.4 wt%，被认为是一种用于汽车车身面板、马口铁和线材产品的高成形性扁平轧制产品。此外，21Mn5钢含有0.18–0.24 wt% C和1.1–1.6 wt% Mn，具有适合DP钢加工的化学成分和淬透性。

图4 初始显微组织对由St12钢和21Mn5钢加工的两种不同DP钢的工程应力-应变曲线的影响

SQ路线可以两种不同的方式应用[22]：（I）在第一炉中奥氏体化，转移到保持在临界区退火温度的第二炉，在该温度下保温，然后水淬（快SQ路线）[19]；（II）奥氏体化，在同一炉中冷却到临界区退火温度，保温特定时间后水淬（慢SQ路线）[23]。从图5a可以看出，慢SQ路线导致拉伸样品较差的力学响应，这可能是由于其加工硬化行为所致，如图5b中瞬时加工硬化指数曲线所示[22]。在经受慢SQ路线的样品中观察到锰[24]在铁素体和奥氏体（淬火后为马氏体）之间的严重配分，EDS分析证实了这一点（慢和快SQ样品铁素体相中的锰含量分别为0.76 wt%和0.89 wt%）[22]。这是由于慢SQ路线的冷却速率慢，并且铁素体的形成主要发生在贫锰区域，因为它们的Ar3温度更高。相反，通过快SQ路线快速冷却到临界区温度，为铁素体的形成提供了大的驱动力，因此，该相主要在晶界上形成，锰的配分变得不那么明显。锰是钢中固溶强化的主要元素之一。因此，慢SQ样品加工硬化行为的变化可能与铁素体相力学响应的变化有关。此外，这种配分还加速了电偶腐蚀，导致慢SQ样品的耐腐蚀性较差，如图5c中的奈奎斯特图和图5d中腐蚀样品表面的SEM图像所示。后一图揭示了慢SQ样品腐蚀表面存在多条裂纹，这导致腐蚀电解质渗入裂纹并持续腐蚀表面下方的原始金属[22]。

图5 快SQ和慢SQ处理对普通结构钢钢级（DIN 17100，St37钢）影响的比较：a 拉伸工程应力-应变曲线，b 瞬时加工硬化指数，c 耐腐蚀性，以及 d 快SQ（左）和慢SQ（右）样品的腐蚀表面

锰的配分无疑受到了相当大的关注。例如，在IQ路线中，一个富含锰原子固溶体（从奥氏体区淬火后）的马氏体组织被进行临界区退火，体心四方（BCT）马氏体转变为体心立方（BCC）铁素体。然而，奥氏体相在相界处开始生长，不仅是由于碳的扩散，还因为锰在铁素体中具有更高的迁移率。因此，淬火后，可以预期铁素体和马氏体相之间的锰重量百分比存在显著差异。然而，在应用快SQ路线后，富锰铁素体不再像商业DP钢中那样软。此外，由于IQ路线产生细小的纤维状组织，可以定性地认为铁素体和马氏体之间的界面面积很高，这导致更大的加工硬化率和更高的腐蚀速率。

3 临界区退火处理的工艺参数

临界区退火处理的主要参数是温度和时间，而临界区变形的影响也有报道。通过提高临界区退火温度，马氏体体积分数（VM）增加，随之强度提高但塑性恶化。在DP钢中，增加VM的一个重要后果是马氏体相的碳含量（CM）降低。这涉及到杠杆法则，因此可以得到 VM ≅ CSteel / CM 的关系，其中CSteel是所研究钢的碳含量。CM的降低导致马氏体相强度下降，从而降低了该相的强化效果。因此，通过考虑CM，开发了一种修正的混合定律模型来预测DP钢的力学性能，如图6所示。在该图中，归一化屈服应力（YS）和归一化抗拉应力（TS）分别定义为 (YSDP - YSFerrite)/(YSMartensite - YSFerrite) 和 (TSDP - TSFerrite)/(TSMartensite - TSFerrite)。

图6 使用归一化屈服应力和抗拉应力表示的修正混合定律，预测DP钢强度作为VM的函数

通常，DP钢的淬透性强烈控制着临界区退火处理后马氏体的数量。例如，对于贫合金的St12钢，无论其是从完全奥氏体区（高于A3温度）淬火，都获得了DP显微组织（图7）。从图7可以推断，在临界区温度范围内，奥氏体在铁素体基体中形成，并在淬火过程中转变为马氏体。然而，在奥氏体化温度下，由于低碳和低锰含量，钢的显微组织完全转变为淬透性低的奥氏体。结果，淬火后，一些铁素体相出现在所得DP钢的马氏体基体中。在高温侧形成的粗大奥氏体晶粒（以及淬火后的马氏体）在相应的显微组织中也清晰可见。

图7 奥氏体化温度和临界区退火温度对St12钢中VM的影响

在临界区退火过程中，VM高度依赖于保温时间，特别是在SQ路线的情况下。图8a显示，对于SQ路线，在临界区退火温度下保温期间，马氏体数量减少。相反，对于IA路线，马氏体量迅速增加并达到一个恒定值。之后，铁素体的体积分数不再随时间改变。这些变化无疑对DP钢的硬度和力学性能有直接影响，如图8a所示。此外，增加VM对DP钢的耐腐蚀性有恶化影响，如图8b所示。这种行为在其他研究工作中也有报道。有研究指出，任何常见DP钢中的马氏体相本质上都呈现板条类型，尽管也观察到一些微孪晶。对于马氏体对DP钢电化学腐蚀行为有害影响的两个主要原因已被提出，即：（I）马氏体形成产生的残余应力，以及（II）由于以非常细的针状或层状结构排列的马氏体和铁素体相之间的互连导致的大面积微电偶腐蚀电池的形成。

图8 a 保温时间对硬度和VM的影响，以及 b VM对DP钢腐蚀电流密度（iCorr）的影响。IA和SQ分别表示临界区退火和阶梯淬火路线

碳在α-铁中的扩散主要负责SQ路线中通过奥氏体向铁素体转变形成显微组织。此外，通过IA路线在更短的时间内达到了饱和马氏体量，如图8a所示。SQ路线中显微组织形成的较慢动力学归因于在同一温度下，碳在α-铁中（SQ路线）的扩散比在γ-铁中（IA路线）的扩散更慢。尽管面心立方结构更致密，但为了理解这种效应，需要考虑α-铁和γ-铁中八面体和四面体空隙的半径。

临界区退火时间应足够长以获得平衡量的马氏体，但更长的保温时间会导致晶粒长大，在某些情况下还会导致异常晶粒长大。此外，锰的扩散需要很长的保温时间才能达到平衡条件。

DP钢在临界区退火过程中的晶粒长大曲线如图9a所示。可以看出，在每个温度下，随着保温时间的增加，晶粒尺寸增大。然而，随着退火温度的升高，晶粒长大速率首先增加，但在更高温度下，动力学反而变慢。由于晶粒长大是一个热激活过程，其动力学很大程度上取决于温度。因此，提高退火温度将导致更快的晶粒长大速率。然而，随着退火温度的升高，DP钢中作为第二相的奥氏体量也随之增加，从而导致晶界钉扎。除了通过向钢中添加少量Al或Ti的细小颗粒产生的齐纳钉扎效应外，双相合金中第二相颗粒的存在也被认为是抑制晶粒长大的有效手段，其中每个相的生长都受到周围相的限制。因此，晶界钉扎变得更为有效，导致晶粒粗化速率降低。这两个因素相互竞争，因此，在形成一定量的马氏体后，钉扎效应有可能抵消温度效应。结果，这两个竞争过程的平衡导致出现一个中间温度，该温度导致最高的晶粒长大速率，如图9b中保温1分钟时观察到的最大晶粒尺寸所示。对于其他保温时间，可以绘制出类似的图。

图9 St12 DP钢的晶粒长大：a 退火温度和保温时间对铁素体晶粒尺寸的影响，b 保温1分钟时温度对铁素体晶粒尺寸的影响，以及 c 异常晶粒长大对DP钢工程应力-应变曲线的有害影响

由于马氏体岛对晶界迁移的阻碍效应在晶粒长大过程中很重要，因此在长时间退火时可能会发生异常晶粒长大。在严重的情况下，这可能会显著恶化材料的力学性能，如图9c所示。

最近，研究了临界区退火（IA路线）过程中珠光体的溶解，其中珠光体溶解的终了温度（AC1f）起着关键作用。研究发现，在较低的临界区退火温度下，珠光体的存在是不可避免的，因此会得到铁素体-珠光体-马氏体显微组织（图10）。某些合金元素如铬的存在可以显著提高AC1f温度，如公式（1）所示：

图10 在低于Ac1f温度下对DP钢进行临界区退火获得的铁素体-珠光体-马氏体显微组织

最后，请注意，加热到临界区退火温度的速率也是一个重要因素，特别是对于变形显微组织，这将在下一节讨论。

4 预临界区退火处理

最重要的预临界区退火处理是冷轧，它可以通过以下几种方式应用：（I）对马氏体显微组织进行冷轧后进行临界区退火（CR-IQ路线），（II）对马氏体显微组织进行冷轧，亚临界回火以获得超细晶显微组织，再进行临界区退火（CR-T-IQ路线），（III）对DP显微组织进行冷轧后进行临界区退火，（IV）对DP显微组织进行冷轧，亚临界退火以获得双峰晶粒显微组织，再进行临界区退火，以及（V）对铁素体-珠光体显微组织进行冷轧和临界区退火（CR-IA路线）。对于所有这些路线，厚度减薄率和加热至临界区退火温度的速率都是关键因素。增加厚度减薄率或降低加热速率会促进在奥氏体化开始前的加热过程中变形马氏体基体的再结晶。这种再结晶也会导致晶粒细化，并沿着再结晶铁素体的晶界形成链网状马氏体岛，如图11a所示。这种类型的显微组织显示出改善的加工硬化行为，从而增强了强度-塑性平衡，如图11b所示。值得注意的是，通过增加减薄率和加热速率可以获得更细的铁素体晶粒尺寸。

图11 a 在CR-IQ样品的DP结构中形成链网状马氏体岛，以及 b 相应的工程应力-应变曲线

CR-T-IQ路线在经过亚临界回火步骤后，形成了含有弥散碳化物颗粒的超细晶铁素体，其相关机制最近已被研究。最终的临界区退火步骤导致了具有合适力学性能的细晶DP钢的形成。

通过CR-IA路线获得的DP钢的显微组织高度依赖于加热速率，其中缓慢加热可能导致铁素体在奥氏体化之前再结晶，并降低马氏体带状的程度。换言之，奥氏体沿着再结晶铁素体的晶界生长，导致等轴马氏体岛的分散。通常，增加加热速率也会导致过热度增加，这会影响两相区中奥氏体的形核和生长。已知随着过热度的增加，形核率和晶粒长大速率都会增加。然而，形核率的增加比晶粒长大速率更为显著，因此，它使得DP钢获得更细的显微组织。

由于晶粒细化显示出良好的力学性能前景，在临界区退火前对钢进行剧烈塑性变形处理已被用于提升DP钢的性能。图12展示了通过约束槽压进行预变形处理对DP钢晶粒细化及由此带来的力学性能提升的影响的一个例子。

图12 CGP工艺对DP钢显微组织和工程应力-应变曲线的影响

球化热处理对低碳钢和DP钢显微组织和硬度的影响如图13所示。可以看出，随着球化时间的增加，具有初始马氏体显微组织的样品由于回火效应硬度下降。随后经过临界区退火的相应DP样品由于存在马氏体而显示出更高的硬度值。然而，随着预球化时间的增加，DP钢的硬度基本下降，这与获得离散岛状马氏体颗粒的倾向增加有关。尽管如此，这种方法能够改变DP样品中马氏体颗粒的形貌和分布，如图13中的显微组织所示。

图13 700°C下球化时间对DP钢显微组织和硬度的影响

热循环是另一种细化DP钢显微组织的方法。其在细化DP钢中带状组织方面的应用如图14所示。通过增加临界区退火循环次数，DP钢样品中的带状间距显著减小直至达到饱和值。力学性能的研究证明了这种简单热处理路线用于DP钢显微组织调整的潜力。一种新颖的多步临界区热处理，用于在先进高强度钢中诱导具有超低屈强比和高塑性的多相显微组织也已被描述。已提出一种两步临界区退火和临界区回火热处理用于提升低碳合金钢的强度-塑性平衡，其中加工后钢的显微组织包含临界区板条状铁素体、贝氏体/马氏体板条和针状残余奥氏体。对冷轧铁素体-珠光体组织进行临界区退火，随后在较低温度下进行短时临界区退火，已被用于提高DP钢的塑性，其显微组织由铁素体基体中的链状网状马氏体组成，且具有超细和粗晶两种结构。

图14 热循环对DP钢中马氏体带状间距的影响

5 临界区退火后处理

总的来说，回火处理在提高DP钢的塑性、耐腐蚀性以及在某些情况下的屈服应力方面显示出巨大潜力。回火对DP钢性能的影响如图15所示。

图15 回火过程的时间和温度对DP钢 a 硬度、b 工程应力-应变曲线和 c 腐蚀行为（以奈奎斯特图表示）的影响

从图15a可以看出，回火时间和温度的增加导致硬度显著下降，这是由于DP显微组织中马氏体相的软化效应所致。回火过程中碳化物颗粒的形成也在图15a中得到证实。显著的回火效应导致塑性提高但强度恶化，如图15b中回火DP钢的工程应力-应变曲线所示。此外，DP钢的耐腐蚀性随着回火温度的升高而改善，如图15c所示。值得注意的是，DP钢的回火特性受化学成分、VM、残余奥氏体和回火参数控制。另一方面，屈服行为受回火温度显著影响，其中DP钢在较高温度回火后表现出不连续屈服。

一些DP钢在室温下的自然时效导致强度提高。事实上，铁素体相的淬火时效可能通过碳化物颗粒的形成在室温下发生。DP样品淬火时效后硬度的演变如图16a所示。可以看出，硬度值随时效时间持续增加，并在特定时间达到最大值。淬火时效对DP样品拉伸应力-应变曲线的影响如图16b所示，其中观察到屈服强度和抗拉强度增加。此外，注意到时效效应对淬火温度的强烈依赖性，这与铁素体中固溶碳含量的变化有关。发现DP钢的晶粒细化对增强淬火时效效应非常有效，其中由于析出细小碳化物而产生的沉淀强化效应可以用Ashby-Orowan关系和Hall-Petch关系来描述。冷轧和淬火时效的结合已被证明是提高DP钢拉伸性能的有效途径。对于硅含量极低的钢，已报道了强烈的淬火时效效应。不溶于碳化物但溶于铁素体的合金元素，如Si、Al和P，可能对铁素体中碳化物的生长速率有非常大的影响。在生长颗粒周围硅的富集导致该区域碳的活度增加，从而减少了碳向颗粒的扩散通量并降低了析出速率。

图16 时效对DP钢 a 硬度和 b 工程应力-应变曲线的影响

据报道，在预应变和烘烤的DP钢样品中观察到相当大的烘烤硬化效应。在烘烤过程中，必须同时考虑铁素体中的几种机制和马氏体中的几种机制：铁素体中可动位错附近的柯垂尔气团形成、铁素体中的碳团簇和碳化物析出，以及马氏体回火效应，如体积收缩、强度改变以及在铁素体/马氏体界面附近额外的碳团簇或析出。因此，DP钢的烘烤硬化效应可以用公式（2）表示。

6 讨论与未来展望

在SQ、IQ和IA路线中，DP显微组织的形成分别与奥氏体基体中铁素体的形成、马氏体显微组织的奥氏体化以及铁素体-珠光体显微组织的奥氏体化相关。这些路线可以影响铁素体晶粒尺寸、马氏体岛的形貌以及Mn的配分。在IA路线中，DP显微组织的形成始于珠光体向奥氏体的转变以及奥氏体在铁素体晶界上的形核，随后奥氏体从这两个位置生长进入铁素体。而在IQ路线中，马氏体转变为奥氏体和铁素体。SQ路线的情况则完全不同，其中铁素体相在奥氏体晶界上形成并向奥氏体晶粒内生长。最近引入的快SQ路线导致铁素体相富含Mn，从而与传统慢SQ路线相比，获得了更好的力学和腐蚀性能。因此，预计在不久的将来这些路线会得到进一步发展，并应用于其他DP钢级。

临界区退火温度和时间对奥氏体化、晶粒粗化、异常晶粒生长和马氏体含量的影响是显著的。研究表明，在低淬透性钢中，低于或高于Ac3的退火温度可能会完全改变所获得的DP显微组织。强调了控制临界区退火时间及其对力学和腐蚀性能影响的想法，其时间应足够长以获得平衡量的马氏体，但更长的保温时间可能导致正常和异常晶粒长大。随着保温时间的增加，铁素体晶粒尺寸增大。然而，随着退火温度的升高，晶粒长大速率首先增加，但在更高温度下，由于奥氏体相的阻碍效应，动力学可能会变慢。讨论了显微组织形成的动力学以及临界区退火期间马氏体体积分数的依赖性，发现快SQ路线与传统的IA路线相比具有慢得多的动力学。临界区退火期间晶粒长大动力学的重要性也得到了阐明。因此，研究临界区退火过程中的显微组织形成和晶粒长大将成为DP钢相关研究的主要主题。

奥氏体化、再结晶引起的晶粒细化以及在晶界上引入链网状马氏体晶粒与冷轧减薄率和加热速率相关。最近开发了这类显微组织以改善加工硬化行为，从而增强强度-塑性平衡。在这方面，介绍了（I）CR-IQ路线、（II）CR-T-IQ路线、（III）DP显微组织冷轧后临界区退火、（IV）DP显微组织冷轧后亚临界退火以获得双峰晶粒组织再进行临界区退火，以及（V）CR-IA路线，这些路线与从未变形状态开发的DP钢相比表现出更好的性能。此外，强调了最近在临界区退火前应用SPD技术进行晶粒细化的进展。因此，预计更复杂的热机械加工路线和广泛的SPD技术将作为开发DP钢的新加工方法得到应用。

标准热处理路线如热循环和球化退火在提升DP钢性能方面的巨大潜力最近已被揭示。在热循环方法中，通过增加临界区退火循环次数，DP钢样品中的带状间距和晶粒尺寸减小直至达到饱和值。球化退火会导致由低碳钢加工而成的DP钢的力学性能变差。然而，预计将其应用于中碳钢将有利于获得具有合适马氏体相体积分数和形貌的DP显微组织。

最后，考虑了DP钢的回火、淬火时效和烘烤硬化。通常，增加回火时间和温度会导致硬度显著下降（主要由于DP显微组织中马氏体相的软化效应）、耐腐蚀性提高以及屈服点现象的出现。回火动力学是一个重要问题，因此，预计回火处理将成为DP钢加工不可或缺的一部分。预应变DP钢的烘烤硬化在DP钢的工业生产中无疑非常重要，因为观察到了显著的BH效应。最近，在一些硅含量极低的未变形DP钢中观察到了强烈的自然时效效应，这与铁素体晶粒中细小析出相的形成有关。预计这一新发现的路线将在不久的将来得到进一步利用。

7 结论

本工作概述了加工方法、临界区退火参数、主要热机械处理和后续加工路线对DP钢力学和腐蚀性能的影响。批判性地讨论了新开发的加工路线以及已建立的路线。可以得出以下结论：

1. 介绍了主要热处理方法的优缺点，即铁素体-珠光体钢的阶梯淬火、中间淬火和临界区退火。这些路线可以影响铁素体晶粒尺寸、马氏体岛的形貌以及Mn的配分。作为一个例子，介绍并批判性地讨论了最近开发的快SQ方法及其导致的铁素体相富Mn。结果表明，所有这些改进都可能显著影响DP钢在使用中的性能。

2. 综述了在临界区退火温度下保温时间对奥氏体化、晶粒粗化动力学、异常晶粒生长和马氏体体积分数的影响。讨论了关于显微组织形成动力学、临界区退火期间马氏体体积分数的依赖性以及晶粒长大动力学的新结果。在这方面，发现快SQ路线与传统的IA路线相比具有慢得多的动力学。

3. 奥氏体化、再结晶引起的晶粒细化以及在晶界上形成链网状马氏体晶粒与冷轧减薄率和加热速率相关。此外，总结了基于预变形的替代加工路线。

4. 介绍了剧烈塑性变形技术、热循环和球化热处理作为预临界区退火处理在提升DP钢性能方面的应用，并讨论了其前景。

5. 考虑了回火、淬火时效和烘烤硬化作为临界区退火后处理对DP钢的影响，并介绍了这些领域的最新进展。