金属和合金的冲击韧性随着温度的降低而降低，这严重限制了其应用。传统采用的固溶和复杂的热处理方法有着非常高的成本。因此，开发出在低温下韧性保持不变甚至增加的廉价、工业上实用的合金仍然是材料科学的一个梦想。在本文中，燕山大学彭艳教授领衔的先进金属材料绿色智能化生产理论技术团队以成本低廉，工艺和成分简单的Fe-30Mn-0.11C钢为对象，研究了其在液氮温度的低温韧性。首先，在选择粗晶和细晶Fe-30Mn-0.11C钢分别在室温坏人液氮温度进行了拉伸和冲击韧性测试。研究表明，细晶钢的屈服强度和塑性都要优于粗晶钢，随着温度的降低，合金的强塑性同时提高，这主要得益于合金在低温变形时产生的大量的变形孪晶，导致明显的TWIP效应，增加了加工硬化阶段。对冲击韧性的研究表明，粗晶钢的冲击韧性随着温度降低而减小，而细晶钢的正好相反，本工作中在液氮温度获得的冲击韧性为450J，开创了一个新的记录。研究表明，高韧性归因于锰和含碳奥氏体稳定元素，加上减少晶粒尺寸到近微米尺度。在这种条件下，主要的变形机制是位错滑移和变形孪晶，而α ' -和ε-马氏体转变引起脆化受到抑制。从而降低了局部应力和应变集中，延缓裂纹成核和延长加工硬化。这种合金成本低，可以通过常规生产工艺进行加工，因此适用于工业中的低温应用。相关研究成果以题“Cryogenic toughness in a low-cost austenitic steel”发表在commuincations materials上。