金属材料拉伸力学性能是决定其生产加工和实际应用的核心指标。研究发现,对于同一材料,不同的拉伸应变速率其力学性能不同。探究拉伸应变速率的影响规律,确定材料的真实性能,是金属学的基础研究课题,对金属材料实际的生产和应用有着重大而深远的影响。本文选取15钢为研究对象,经过淬火-75%冷轧工艺后得到层状纳米晶低碳钢板,在室温—500℃下分别进行不同拉伸应变速率的单向拉伸试验,重点监测与分析室温拉伸的力学行为,并利用SEM、TEM和3DAP等分析方法,研究不同拉伸应变速率下的拉伸力学性能变化规律及其机制。结果表明,在不同温度条件下进行不同应变速率的拉伸试验,得到的拉伸力学性能各不相同。并且均存在一个应变速率,使得其中的一项或几项力学性能指标出现了极值点,表明拉伸的不确定性在各个温度下均有出现。其中,在室温拉伸下,当拉伸应变速率为2.1×10^-3s^-1时,相应延伸率出现了极小值,为3.70%;屈服强度出现了极大值,为1140.0MPa。表明在室温下进行拉伸,存在应变速率脆性。通过对拉伸断口的分析,在室温下的拉伸断裂机制随着应变速率的不同而有所差别。在最大脆性的应变速率下主要为分层断裂,同时伴随着一定的韧性断裂,力学性能上表现为较低的延伸率和较高的屈服强度,宏观上表现为分层断口。其他拉伸应变速率下,对应的断口分别为较多的脆性断裂或较多的韧性断裂。断口上的少量夹杂物与脆性最大时的应变速率和应变速率脆性的现象无直接联系。TEM和3DAP的分析结果表明,室温环境时,试样在拉伸应力作用下,断裂处的位错密度和组态变化较大,但对于材料脆性的变化的作用十分有限。而在脆性最大时的应变速率下,C原子在马氏体板条边界处发生了非平衡偏聚,未发现明显的S、P原子偏聚现象,表明C原子的非平衡偏聚使得板条束弱化,造成了应变速率脆性现象的发生。