随着汽车、航天航空、国防工业技术的不断发展,拥有良好动态力学性能的金属材料受到人们的青睐。材料的动态力学性能依赖于它们的微结构和相应的变形模式。其中冲击压缩是一种典型的高应变率加载方式,常用于研究汽车、飞机的碰撞过程中材料的变形。本文对一种常用的中碳钢进行加载,研究了冲击压力和微结构对变形的影响。测量出的自由面速度曲线可以计算对应的相变应力,并通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射技术(EBSD)来表征回收样品。自由面速度曲线显示在冲击压力大于15.4 GPa的回收样品中采集到了相变波,而在小于11.6 GPa的回收样品中没有采集到,这与α-ε相变应力为13 GPa一致。XRD结果显示发生相变的样品中没有新相的产生,这是因为压力卸载时ε相会转变成α相。通过EBSD数据和XRD结果可以计算出位错密度。由于等效应变对冲击压力的依赖性很大,因此冲击压力对残余位错的影响很大。但与一般单轴加载会产生织构不同,回收样品的EBSD结果显示冲击压缩没有使样品产生织构,且GROD(Grain reference orientation deviation)值较低,这表明在冲击压缩期间几乎没有晶粒旋转。进一步的分析表明回收样品中有两种类型的孪晶:其中一种是体心立方结构中常见的{112}<111>孪晶,另一种是{332}<113>反常孪晶,它常见于亚稳定的β-钛合金中,但在铁中很少被研究。我们在冲击压力大于相变应力的样品中发现了{332}孪晶,但在小于相变应力的样品中几乎没有。{332}<113>孪晶不仅作为一次孪晶出现在晶粒中,也作为{112}<111>孪晶的二次孪晶出现。对孪晶密度的统计显示随着冲击压力的增加,两种孪晶密度都有所增加,但{112}孪晶的增长远大于{332}孪晶。组织对孪晶的生长有较大影响。珠光体中的渗碳体片层有类似界面的作用,即促进{112}孪晶的形核但抑制其生长。孪晶容易在渗碳体片层处形核,但较难穿过渗碳体片层继续生长,这导致珠光体的{112}孪晶密度小于铁素体。与铁素体中相比,{332}孪晶在珠光体中更容易作为一次孪晶出现,因为经过加载后渗碳体片层处有利于{332}孪晶形核。母晶粒取向影响了孪晶的取向:[101]-[111]方向的母晶粒更容易产生[001]方向的{112}孪晶,{332}一次孪晶更容易出现在[101]方向的母晶粒中。