原文标题：Nitrogen-driven variant selection simultaneously enhances strength and toughness of martensitic steel

标题翻译：氮驱动的变体选择同时增强马氏体钢的强度和韧性

通讯作者单位：东北大学，冶金学院

本文报道了一种通过氮驱动的马氏体变体选择同时增强马氏体钢强度和韧性的策略。研究以AISI H13钢为基体，制备了含氮量分别为0 wt.%、0.04 wt.%和0.13 wt.%的S0、S1和S2钢。经1030°C油淬+580°C两次回火后，S2钢的屈服强度1673 MPa、抗拉强度2014 MPa（突破2 GPa）、延伸率11.1%，夏比冲击韧性25.2 J/cm²，相较于S0钢（1409 MPa/1689 MPa/10.3%/10.9 J/cm²）强度提高约265-325 MPa、韧性翻倍。TEM和APT表明，氮以固溶和M(C,N)（M=V, Cr, Mo）碳氮化物两种形式存在。氮合金化使奥氏体晶格常数从3.6338 Å增至3.6482 Å，马氏体晶格常数从2.8691 Å增至2.8727 Å。通过双剪切模型计算表明，固溶氮抑制了马氏体转变过程中的晶面膨胀（ΔS从1.2468降至1.2401）和体积膨胀（ΔV从1.0109降至1.0029），降低了Ms点（300→215°C），增大了相变驱动力（2321→2990 J/mol），从而弱化了变体选择，使变体分布更均匀。同时，M(C,N)碳氮化物钉扎原始奥氏体晶界，使PAG尺寸从12.2 μm细化至5.2 μm。EBSD和TKD分析显示，S2钢中V1-V2、V1-V3&V5和V1-V6等高角度变体对边界密度从0.46增至1.27 μm/μm²。Hall-Petch边界强化贡献提高约210 MPa，裂纹偏转长度从172增至341 μm。