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异步轧制作为强烈塑性变形方法的一种可以用来制备超细晶材料,异步轧制铝或铝合金已经获得了500纳米的晶粒组织。但在钢铁方面的研究还处在起步阶段。本文首先采用嵌入铜片的方法直接观察和测量了异步轧制过程中的剪切形变,并采用两种计算模型对异步轧制过程中的剪切形变做了定量的计算。分析和讨论了异步轧制过程中剪切形变的大小和变化趋势。由于这两种模型都存在不足之处,所以由这两个模型算得的等效应变和实际值存在偏差,真实等效应变应该在由这两个模型算得的值之间。其次,对异步轧和同步轧后纯铁的拉伸力学性能和扫描断口进行了研究。研究中发现异步轧制试样的力学性能优异于同步轧制试样。具体表现在异步轧制纯铁和同步轧纯铁在相同轧下量下,它们的塑性相近,但异步轧纯铁的抗拉强度要高于同步轧纯铁的的抗拉强度。当轧下量大于50%时,这种现象更加明显。拉伸断口显示,当轧下量25%时,轧制纯铁的断口为韧性断口,随着轧下量的增加,断口有向脆性断口变化的趋势。TWIP钢作为新一代汽车用钢铁材料,得到了广泛的重视,但是关于细晶TWIP钢组织和性能的研究还鲜有报道。本文采用异步轧制和退火处理,得到了不同晶粒尺寸的材料,通过拉伸力学实验、扫描断口分析和硬度测试测定了异步轧及退火后TWIP钢的力学性能。随着退火温度的提高,TWIP钢的抗拉强度逐渐下降,延伸率逐渐提高。材料的综合力学性能得到了很大的提高。根据扫描断口的分析发现:异步轧制及退火后TWIP钢试样的断裂方式均为韧性断裂。随着退火温度的提高,韧窝的数量和韧窝的深度都在增加,延伸率逐渐增大。异步轧及退火后TWIP钢的维氏硬度略高于同步轧材料,轧制态的硬度达HV350左右。退火后,随着退火温度的提高维氏硬度不断下降。完全再结晶后,奥氏体组织内生成大量的退火孪晶。随着退火温度的提高,退火孪晶数量增多,孪晶随晶粒长大而长大。当材料拉伸后,变形试样中观察到了大量的形变孪晶。当退火温度为700℃时,在TEM中观察到2μm左右的晶粒。这个尺寸的晶粒和TWIP钢的孪晶的作用,使材料具有较好的强度和塑性的组合:强度为815MPa,塑性为52.5%。XRD结果证明在轧制态、退火态和拉伸后的材料都是奥氏体。在变形过程中,没有马氏体组织形成。根据上述结果,分析和探讨了TWIP钢的孪生诱导机制。