金属材料的机械成形可以细化晶粒尺寸，但由于晶体缺陷的积累，通常会降低其变形能力。通常采用高温长时间退火来减少晶体缺陷并恢复变形能力，但这一过程中常会发生显著的再结晶[1]、晶粒粗化[2]、相变[3]、溶质偏聚[4]和二次相析出[5]。即使对于简单的合金，再结晶和晶粒粗化也会显著改变微观结构，降低预变形部件的流动强度[6,7]。例如，316L不锈钢的传统退火通常在900°C进行，以消除残余应力并使微观结构恢复正常[8,9]。此外，固溶热处理常在1100°C进行，导致完全奥氏体化[10]和明显的晶粒生长[11]。
电流处理是一种有效的材料加工技术，能够调控微观结构和机械性能。它可以影响多种冶金过程，包括再结晶[12]、时效[13]、固溶处理[14]、微观组织演变[15]、相变[16]、元素扩散[17]以及裂纹或空洞的修复[18]，从而实现冷加工金属的性能定制[19]。脉冲电流处理通过快速加热有效消除变形诱导的晶体缺陷[20]，从而恢复材料的变形能力[21]。由于其处理时间短，通常能抑制显著的晶粒生长，使材料保持预变形时形成的相对稳定的晶粒尺寸和微观结构[22]。相比之下，传统热处理虽然能降低缺陷密度，但通常会导致晶粒粗化，从而降低强度[23]。然而，电流处理可以在短时间内引发广泛的再结晶，形成细小且均匀的再结晶晶粒[24]。在此过程中，大量位错的消除会导致细晶材料中的位错源限制硬化，从而提高其强度[25]。其背后的机制包括热效应和非热效应。热效应源于电流通过金属时产生的焦耳热效应导致的温度快速升高；焦耳热可以驱动微观结构演变并引起热软化。与对流或传导加热不同，这种热效应是由于电子与晶格相互作用将动能传递给原子振动而产生的。温度升高取决于电流密度和晶格结构。非热效应包括对位错的额外作用力，如电子风效应[26]、磁塑性[27]和皮肤效应[28]。此外，由于高缺陷密度区域和低缺陷密度区域之间的电导率差异，不均匀的电流密度会在缺陷富集区域形成局部热点，加速微观结构的演变[29,30]。
选择316L奥氏体不锈钢作为研究对象，是因为它具有很强的加工硬化能力，可以突出不同加热方法之间的差异。通过预应变引入高密度晶体缺陷。预变形样品经过不同的加热处理，包括管式炉加热、连续电流（CC）或脉冲电流（PC）处理。本研究选择的加热温度范围为550–900°C，基于文献中报道的316L奥氏体不锈钢的临界温度[31],[32],[33]，以确保显微硬度变化能够充分反映缺陷演变情况，同时避免过度晶粒粗化。Herrera等人[32]的研究表明，对于冷轧的316L不锈钢，在200°C至900°C之间进行一系列1小时的热处理时，硬度降低仅在600°C以上变得明显；马氏体转变在约550°C开始；再结晶在700°C附近开始。Singh等人[31]发现，冷轧316L不锈钢在850°C下热处理250分钟后晶粒尺寸为2.7 μm，而在1050°C下热处理250分钟后晶粒尺寸增长到47.8 μm，说明在850°C以上会发生显著的晶粒粗化。奥氏体不锈钢中的晶界作为位错吸收中心，有助于位错的吸收和消除。在500°C时，晶界可以在30秒内促进长达100纳米的距离的扩散[33]，使该范围内的位错被吸收并促进结构重排；当温度升高到1050°C时，达到相同扩散距离所需的时间缩短到约10⁻⁴秒[33]。位错滑移和攀移以及扩散驱动的位错消除同时受温度和时间的共同影响。然而，当高温由电流的焦耳热效应引起时，电流本身是否对这些过程有额外影响仍有待进一步研究。
通过控制脉冲电流的处理时间和退火温度，本研究系统地研究了不同加热方法下温度-时间耦合对微观结构演变的影响。316L奥氏体不锈钢的热处理温度范围为550°C至900°C。本文的结构如下：第2节描述了实验材料、程序、电流加载方案和微观结构表征方法；第3节展示了在不同热处理条件下预变形样品的显微硬度演变情况，并通过比较管式炉加热和不同峰值电流密度下的脉冲电流处理，揭示了电流的独特效果；第4节探讨了通过优化脉冲电流参数提高成形性的效果，通过循环加载/卸载和脉冲电流加载/卸载试验进行了验证；最后，第5节总结了主要结论。
