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本文对中碳钢马氏体组织在450℃和550℃分别进行了55%和72%压下量的轧制，然后进行350~600℃不同时间的退火处理，制备出了纳米/超细晶粒的高强度钢板。对温轧及退火试样进行了硬度、拉伸等力学性能测试，并采用金相显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对试样组织以及断口形貌进行了观察。中碳钢马氏体组织温轧后的抗拉强度达到了1584~1723MPa。退火实验结果表明，实验钢450℃经过72%压下量的温轧后，在350℃退火主要以回复为主，强度为1623Mpa，延伸率为3.8%；在400℃~500℃退火可获得31~60nm的纳米晶粒组织，强度变化不大，为1536~1317MPa，延伸率为5.3%~7.0%；在550~600℃退火可获182~485nm的超细晶粒组织，强度显著下降，为1098~1004MPa，延伸率为7.9%~9.4%。在500℃及以下退火，再结晶过程较为缓慢，组织稳定性较好；退火过程的再结晶激活能为QR=214kJ/mol。实验钢经过550℃温轧，压下量为55%时，在400~500℃退火后抗拉强度可达1463~1206MPa，延伸率为5.7%~7.4%，在550~600℃退火后抗拉强度在1002MPa以下，延伸率为9.5%以上；压下量为72%时，在400~500℃退火后抗拉强度为1565~1324MPa，延伸率为5.0%~6.8%，在550~600℃退火后抗拉强度在1067MPa以下，延伸率在8.1%以上。变形程度对退火后性能有显著影响，压下量越大退火后的强度也越高，而温轧温度对退火后性能影响较小。室温拉伸实验表明实验钢温轧后拉伸断裂为分层断裂，断口中间有一条贯穿整个断面的分层裂纹，两侧分布许多较浅的分层裂纹，侧壁为解理开裂特征，端面为细小韧窝。随着退火温度升高和时间延长，分层裂纹的宽度逐渐减小，在600℃保温10min或550℃保温120min后分层裂纹消失。