低碳马氏钢作为一种重要的钢铁材料,具有强度高、韧性好等性能特点,而且其亚结构组织细小,为大塑性变形再结晶晶粒细化提供理想的原始组织。探索15钢强韧化机制,分析热变形对形变马氏体的再结晶的影响,具有重要的学术价值与工程应用前景。本文对15钢进行淬火热处理获得板条马氏体组织,对板条马氏体进行80%压下量冷轧,分别进行300℃-650℃不同温度1小时热拉伸变形处理,制备出纳米级/亚微米级超细晶粒钢板,结合金相、扫描、透射等分析手段系统分析了不同温度热拉伸再结晶机制及分层断裂对材料韧性的影响。结果表明,在400℃、500℃、600℃及650℃热拉伸1h获得晶粒尺寸分别为50nm、300nm、1.5μm和3μm纳米级/亚微米级钢板;力学性能测定,在400℃热拉伸时,其抗拉强度与屈服强度最高,分别为1724MPa、1691MPa,延伸率为10.1%,且各个温度热拉伸后,试样屈强比接近1,这表明了屈服强度有明显的提升。SEM观察分析,钢中存在大量的弱界面,力学性能得到明显提升。弱界面有阻碍位错运动,偏转主裂纹扩展方向的作用,产生不连续裂纹,形成分层断口,此断裂方式使断口表面积增加,提高了材料的韧性。TEM分析结果表明,冷变形板条马氏体再结晶机制为“连续再结晶”机制,“连续再结晶”机制比常规再结晶再结晶晶粒长大速度要慢,变形板条马氏体及位错胞亚结构逐渐分解为超细晶粒;纳米级渗碳体会沿着弱界面均匀析出,在等轴铁素体基体上顺序排列。结合硬度、屈服强度及抗拉强度曲线分析,形变板条马氏体热拉伸温度由550℃到600℃,硬度值由351HV降到149HV,降低202HV,抗拉强度降低787MPa,屈服强度降低787MPa,其力学性能在此温度阶段剧烈降低,表明在温度范围内材料开始失稳,相对于常规退火来说,热拉伸变形失稳温度提高150℃,表明了热拉伸变形可以提高15钢形变马氏体的热稳定性。