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δ-TRIP钢由于3-6%Al元素的添加,使其具有低密度、良好的机械性能、成形性和可焊接性能等优势,在契合轻量化目标的同时,充分满足第三代先进高强钢要求,具有成为新型汽车用钢产业化的潜能。但目前由于组织中粗大的δ铁素体组织使δ-TRIP钢的强度往往有所欠缺,限制了δ-TRIP钢的进一步应用。因此如何在不损失其塑性前提下,提高δ-TRIP钢的强度,成为该类钢未来发展和应用的关键之处。而微合金化作为常用的一种强化钢材的手段,成为了实现该目标的理想手段。本文以Fe-0.41C-1.6Mn-4.1Al-0.62Si(wt.%)钢为参考,通过添加Nb、Mo、V微合金化元素,形成0.07Nb、0.12Mo以及0.05Nb、0.2V两种复合微合金化δ-TRIP钢,并于参考钢进行对比,研究Nb、Mo、V微合金元素对于δ-TRIP钢微观组织结构和力学性能的影响。通过热处理工艺参数的调控,在达到明显提升δ-TRIP钢机械性能的预期后,利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和电子背散射衍射等技术进行组织结构的表征并分析Nb、Mo、V微合金化δ-TRIP钢的强化机理。通过合理的成分设计和热处理工艺,显著提升了δ-TRIP钢的综合力学性能,获得抗拉强度1044MPa,延伸率22.4%的Nb/Mo强化δ-TRIP钢和抗拉强度1028MPa,延伸率26.7%的Nb/V强化δ-TRIP钢,强塑积相较于未微合金化的参考δ-TRIP钢分别提高了13.8%和33.6%。微观组织结构结果表明:三种实验钢均为复相组织,主要由δ铁素体、贝氏体、α铁素体和残余奥氏体组成。在添加微量Nb/Mo和Nb/V元素后,实验钢组织的晶粒发生细化,且组织中的残余奥氏体体积分数略有增加,同时在铁素体晶内和晶界处均存在大量纳米级Nb/Mo碳化物和Nb/V合金碳化物析出。微量添加Nb/Mo和Nb/V元素后,试验钢的断裂机制均发生了变化,由原先的韧性断裂和准解理断裂并存的混合型断裂形式转变为以微孔聚合性断裂为主的韧性断裂,且断口形貌出现大量韧窝特性。在塑性形变后,添加了Nb/Mo和Nb/V微合金元素的试验钢中残余奥氏体体积分数明显较少,组织中亚稳态的块状残余奥氏体在变形过程中发生马氏体相变,并且通过相变诱导塑性效应,显著提升材料的延伸率。在透射电镜中观测到,大量平均尺寸在20nm左右的碳化物析出颗粒在材料发生塑性形变过程中,钉扎位错,阻碍位错运动,并利用位错绕过机制形成位错环,进一步增加位错密度引起位错塞积,从而极大地提升了材料的强度。综合力学性能和微观组织表征结果表明:Nb/Mo与Nb/V微合金强化δ-TRIP钢的主要强化机制均为残余奥氏体的相变诱导塑性(TRIP)效应以及纳米级碳化物析出颗粒通过钉扎位错,选择性地强化钢中的δ铁素体从而达到细晶强化和第二相颗粒强化的作用。