Ultrahigh-Strength and Ductile AISI 316L Steel Processed by Cryogenic Rolling

Jong Woo Won; Seulbi Lee; Young‑Kyun Kim; Yong‑Taek Hyun; Dong Won Lee

doi:10.1007/s12540-023-01596-3

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자료유형: 학술저널

저자정보: Jong Woo Won (Korea Institute of Materials Science) Seulbi Lee (Korea Institute of Materials Science) Young‑Kyun Kim (Korea Institute of Materials Science) Yong‑Taek Hyun (Korea Institute of Materials Science) Dong Won Lee (Korea Institute of Materials Science)

저널정보: 대한금속·재료학회 Metals and Materials International Metals and Materials International Vol.30 No.6

발행연도: 2024.6

수록면: 1,659 - 1,666 (8page)

DOI: 10.1007/s12540-023-01596-3

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We demonstrate that cryogenic rolling can simultaneously achieve ultrahigh strength and significant ductility in 316Lsteel, thereby overcoming the existing limits of its tensile properties. The cryogenic-rolled 316L steel exhibited a 1.1 GPayield strength (YS) at 298 K. Typically, deformed materials exhibit strain softening immediately after yielding with pooruniform ductility. However, during tensile straining, the cryogenic-rolled 316L steel underwent significant strain hardeningdespite being severely deformed, thus demonstrating exceptional uniform ductility. Consequently, the cryogenic-rolled 316Lsteel showed a significantly superior strength–ductility combination, impossible with typical cold rolling. The significantlyincreased YS of the cryogenic-rolled 316L steel resulted from the combined effect of the presence of the hard martensitephase and the refined austenite grains formed by high-density deformation bands. The significant strain hardening in thecryogenic-rolled 316L steel was possible because the low density of dislocations in the austenite matrix enabled the generationof substantial back stress when newly formed dislocations accumulated at obstacles such as grain boundaries duringtensile deformation. Partial dislocations in the cryogenic-rolled 316L steel also contributed to considerable strain hardeningby suppressing cross-slip during tensile deformation at 298 K—a well-known major mechanism that weakens strain hardeningby facilitating dynamic recovery in metallic materials. Our findings suggest a new microstructural strategy for developingcommercial steels with superior tensile properties.

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