Effect of Al Content On Work Hardening in Austenitic Fe-Mn-Al-C Alloys

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Abstract The work hardening curves of austenitic Fe-25Mn-(0.57-5.02)Al-0.15C alloys were measured from tensile tests at room temperature. These curves are described according to a model σ = σ0 +Kε n at lower strains and by one or two parabolic functions at higher strains.With an increasing Al content, the work hardening and work hardening rate for these alloys decrease markedly at high strains since the contributions of strain induced ε-martensite and deformation twins to the flow stress are lower. The work hardening rate increases slightly at lower strains except for the alloy with 0.57% Al in which the strain induced ε-martensite formed at lower strains leads to the high work hardening rate at higher strains.The addition of aluminum increases the stacking fault energy and phase stability in Fe-Mn alloys. Specifically, it suppresses the strain induced γ ε transformation and twinning which reduces much final strain hardening and enhances the dislocation cell structures which slightly improve the initial work hardening.On a mesuré les courbes d’écrouissage des alliages austénitiques Fe-25Mn-(0.57-5.2)Al-0.15C à partir d’essais de traction à la température de la pièce. On décrit ces courbes d’après un modèle σ = σ0 + Kε n aux plus faibles déformations et par une ou deux fonctions paraboliques aux déformations plus élevées.Avec une augmentation de la teneur en Al, l’écrouissage et le taux d’écrouissage de ces alliages diminuent significativement aux déformations élevées puisque les contributions à la contrainte d’écoulement de la martensite-ε d’écrouissage et des macles de déformation s’abaissent, même si le taux d’écrouissage augmente légèrement aux déformations plus faibles, sauf pour l’alliage ayant 0.57% d’Al pour lequel la martensite-ε d’écrouissage formée à plus basses déformations mène à un taux élevé d’écrouissage aux déformations plus élevées.L’addition d’aluminium augmente l’énergie de défaut d’empilement et la stabilité de phase des alliages Fe–Mn. Spécifiquement, elle supprime la transformation γ ε et le maclage induits par la déformation, réduisant de beaucoup le durcissement final et renforçant la structure des cellules de dislocation, ce qui améliore légèrement le durcissement initial.

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