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低碳板条马氏体钢由于高强度和高韧性的良好配合而受到广泛的关注。细化晶粒不但可以提高强度,还可以有效地降低韧脆转变温度,进一步改善钢的韧性。然而,低碳板条马氏体具有复杂的多尺度亚结构,其强度和韧性的晶粒控制单元仍然存在争议。本文以低碳板条马氏体钢为研究对象,利用纳米压痕仪和背散射电子衍射(EBSD)等试验技术手段研究了0.2C-2Mn (wt%)板条马氏体钢组织亚结构及组织亚结构界面的强化效果,利用背散射电子衍射研究002C-5Mn (wt%)板条马氏体中大角度界面对冲击断口解理裂纹或断口附近二次解理裂纹扩展的影响。研究板条马氏体钢中亚结构组织对强度和韧性的影响,明确板条马氏体钢强度和韧性的晶粒控制单元。低碳板条马氏体亚结构中包括原奥氏体晶粒、板条束和板条块三种由取向差10°以上大角度界面包围的晶粒结构,以及取向差为5-10°的亚板条块和取向差小于5°的板条等组织,这些亚结构的尺寸呈依次减小的趋势。为了研究板条马氏体中各亚结构界面的强化效果,利用纳米压痕技术对0.2C-2Mn (wt%)板条马氏体钢进行研究,结果表明：在同一板条束内部,相同取向的板条块基体的硬度值大致相同,不同取向的板条块的硬度值有所差别,板条块界具有强化作用。HV/Hn, HB/Hn及HB/HV等比值随原奥氏体晶粒尺寸的减小而增大,反映原奥氏体晶界、板条束界和板条块界等大角度界面具有强化效果。从晶体学上分析,板条马氏体中孪晶界的强化效果很小,板条块界和板条束界的强化效果相当。考虑到板条块是板条马氏体中最小的晶粒单元,认为板条块是强度的晶粒控制单元。利用背散射电子衍射研究0.02C-5Mn (wt%)板条马氏体中大角度界面对冲击断口解理裂纹或断口附近二次解理裂纹扩展的影响。结果表明,解理裂纹或二次解理裂纹在原奥氏体晶界、板条束界和大部分的板条块界处都发生大角度转折。与原奥氏体晶界、板条束界作用一样,板条块界能对解理裂纹的扩展起阻碍作用。从晶体学上分析,板条块界与板条束界改变解理裂纹扩展方向的能力相近,板条块是控制板条马氏体钢解理断裂和韧脆转变温度的晶粒单元,板条块是韧性的晶粒控制单元。大板条块内部的解理裂纹穿越小板条块经两次大角度转折后主体方向可能不变；若发生改变,前后方向也可能不垂直。因此,低碳板条马氏体钢的解理面不唯一且不一定是{100}面。