王向成
　　　　　　　　　　　　　　(武鋼技術中心湖北武漢430081)
1.1.1 800MPa超細晶粒鋼的開發
　　作為不添加合金元素、容易焊接的800MPa超細晶粒鋼的研發方法,以相當于SS40鋼成分的w(C)0.15%、w(Si)0.3%、w(Mn)1.5%的鋼為基本材料,采用了使其晶粒直徑超微細化到1μm以下的方法。
　　在晶粒直徑1μm鋼的研究方面,日本采用兩種方法均獲得成功。一種是相變法,就是利用熱軋工序中鋼由奧氏體向鐵素體相變過程而進行的細化。另一種是再結晶法,是在熱軋工序中生成鐵素體后,對該鐵素體進行加工使之發生再結晶而細化晶粒的方法。接著,利用實驗和計算相結合的方法,進行了生產條件(軋制量、溫度、變形等)的定量化,并探討了具體實現這些條件的加工技術,得出的加工技術方案的關鍵在于從多個方向連續地對材料進行加工。
　　沿著該方案,先后成功地在23m長的18mm×18mm條鋼和12mm厚×60mm寬的鋼板中實現了0.5μm的超細晶粒直徑。經確認,該材料的抗張強度為800MPa,均勻延伸達7%,夏比試驗的斷口轉變溫度達到-200℃。
　　在研制超細晶粒鋼的同時,研究了能盡量縮小焊接熱影響區,制作出厚25mm的健全接頭的焊接方法,開發出了脈沖調制CO2激光焊接法和任意波形控制脈沖電弧焊接法。這兩種方法目前在厚20mm以內都能滿足無焊接缺陷、高效率、高速度的基本要求,熱影響區寬度很窄,僅在0.5～2mm范圍,能最大限度地抑制對母材組織的破壞。
　　同時進行的還有提高結構件性能的研究。這是由于接頭的疲勞強度將會因焊接時發生的拉伸殘余應力而顯著降低,這樣就會使得使用高強度鋼板的優點喪失殆盡。他們通過開發出能在較低的溫度下發生馬氏體相變的焊縫材料,將殘余拉應力轉換成了壓縮性應力,從而成功地將接頭疲勞強度提高了1倍以上。
1.1.2 1500MPa超級鋼
　　為了進一步改善用1500MPa超級鋼制作的機械結構部件的強度性能,就要先解決以下兩個課題,換言之,就是確立以下兩項技術。
(1)能從根本上改善延遲破壞性和疲勞性能的技術;
(2)能保證部件性能的測評技術。
　　在這個有著很長研究歷史的領域里,取得突破的關鍵是要以納米尺度來定量地研究回火馬氏體鋼的組織結構,并定量地測定鋼在納米尺度領域內的力學性能,繼而弄清納米尺度領域影響宏觀性能的機理,以期從中找出延遲破壞性和抗疲勞性兩者兼優的理想的馬氏體組織的形貌。他們創建了利用“原子間力顯微鏡”定量觀測馬氏體組織的技術,并研制出了具備納米組織觀察功能的納米領域力學性能解析裝置,并利用它們進行解析,發現回火馬氏體鋼的高強度完全不是源于大家以前所公認的機理,并發現借助對晶界碳化物組織進行控制,就可以任意改變晶內和晶界的強度平衡?；谶@些成果,他們提出了一個新概念,就是能藉以改善延遲破壞性的理想組織乃是“無晶界碳化物的馬氏體”。繼而,他們對具體實現這一組織的方法進行了摸索和研究,目前,已將延遲破壞臨界強度從現有的1200MPa提高到1600MPa。
　　另一方面,在提高疲勞特性方面,他們謀求在消除氫脆影響的前提下大幅提高抗疲勞性能,并取得了成功,使疲勞強度提高了1倍。在疲勞破壞特性的評價方法的研究中,他們的目標是要提出一種能在實際環境下判定有無發生疲勞破壞的評價方法。作為能統一評價部件尺寸、形狀或負荷應力效果的應力參量,首次提出威布爾應力是有效的,決定把“臨界氫量—威布爾應力”作為評價基準。并以率先提出世界標準原案為目標,構筑起在全日本協作下推進研究的體制。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　——本文摘自《中國金相分析網》