王向成
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(武鋼技術中心湖北武漢430081)
　　摘 要:介紹了日本、韓國、歐洲和國內近年來在新一代鋼鐵材料方面的研究進展情況,并對日本在800MPa超細晶粒鋼、1500MPa超高強度鋼、耐熱鋼、耐腐蝕鋼等的研究成果和將來的研究項目進行了詳細介紹。
　　關鍵詞:新一代鋼鐵材料;超細晶粒鋼;超高強度鋼;耐熱鋼;耐腐蝕鋼

1.3　 世界其他國家的研究
　　根據日本方面的看法,在該項研究中,以日本、韓國、中國為代表的東亞居世界領先水平,研究和學術交流也最為活躍。在實際軋機上生產的超細晶粒鋼分別達到3μm、4μm、5μm。
　　韓國在1998年開始的5 年計劃中推出了Hipers-21項目,其第一期研究與日本的STX-21項目一樣,正在推進采用變形誘發動態相變(strain induced dynamic transformation) 來細化晶粒的超細晶粒鋼研究,已取得了重大進展,主要研究開發800MPa 級結構鋼、600MPa 級耐候鋼和1500MPa 級螺栓鋼。為了更好地進行新一代鋼鐵材料的研究和生產,他們還量身定制了一套新型軋機,從設備上保證項目的順利開展。他們研制的超細晶粒鋼的平均晶粒直徑在鋼板表面已達到2～3μm ,在鋼板中心部位為5μm。2003～2007年的第二期研究將在第一期取得的成果的基礎上,進行以下4 個方面的研究。
　　(1) 研究開發出新的超細晶粒鋼的生產方式;
　　(2) 開發出新的超細晶粒鋼生產方式的中間試驗設備;
　　(3) 進行超細晶粒鋼生產技術的鑒定;
　　(4) 開展在大型結構件中應用超細晶粒鋼的研究等。
　　在歐洲,從2000 年起,作為一年期的EU 項目,他們調查了1μm 晶粒鋼的性能,并以評價其有效性為目的,進行了以大壓下冷軋+ 退火為中心的研究。并且從2001 年啟動了時間為3 年的以民間企業和大學為中心的ECSC(歐洲煤鋼聯盟) 項目,以鋼的高強度化為主要著眼點,開展了微細結構控制技術的開發,項目成果的應用領域將涉及汽車、建筑、社會基礎設施、管線等。其目標是研制出實用化的2～3μm晶粒的鋼,為此而開發了超高速冷卻法,沒有對整個生產工藝作大幅度變動,從熱軋材料到生產過程、測控等各環節都在進行高效率的研究開發。鋼的焊接性受到重視,正開展用沖孔栓接代替點焊的實驗。從2002年到2007年開始新的
ECSC2002項目,探索鋼的高性能、耐久性、可循環使用性等。
　　美國至今尚未見到有關超細晶粒鋼的研究項目,但克林頓總統在2000年全美納米技術研創大會上發表的講話中說,開發10倍于鋼鐵的強度、而重量僅是其幾分之一的材料,是一個偉大的挑戰。其研究開發動向也值得我們關注。
2　 國內的研究
　　我國新一代鋼鐵材料的研究也取得了可喜的進展,1998年啟動了國家973項目—新一代鋼鐵材料重大基礎研究。其最終目的是將占我國鋼產量60%以上的碳素鋼、低合金鋼和合金結構鋼等的強度和壽命提高1倍。據測算,如果這3類傳統鋼材的一半被新一代鋼鐵材料所取代,則每年可少用1500t成品材,直接經濟效益達450億元,間接經濟效益更為可觀,如可減少鋼廠的建設、礦山的基礎設施建設投資、減少資源損失和對生態環境的污染等。
　　該項目首席科學家翁宇慶在日本的一次講話中說,我國新一代鋼鐵材料研究已開始進入實生產階段。寶鋼、武鋼、鞍鋼、攀鋼等企業均在積極開展此項研究。2002年6月前后,攀鋼與鋼鐵研究總院用Q235為試驗鋼,以獨特的工藝技術路線,進行了第一輪超細晶粒鋼的工業性試生產,利用變形誘導鐵素體相變和鐵素體動態再結晶原理,獲得了晶粒尺寸5～6μm的超細晶粒鋼。在東風汽車公司進行的用戶沖壓汽車零件試驗中,合格率達到了100%。這是我國首例在現役軋機上生產超細晶粒鋼的報道。
　　武鋼的新一代鋼鐵材料研究也取得了重要進展,武鋼投入了大量人力和物力來研究開發該系列鋼。在“超細晶粒鋼的焊接研究”課題開發上,目前,武鋼已冶煉、軋制出了超細晶耐候鋼和800MPa超細晶粒鋼,并進行了800MPa超細晶鋼的氣體保護焊絲化學成分的設計,冶煉、軋制出了試驗盤條。在“新一代超細晶800MPa級鋼中厚板的研究”課題開發上,武鋼進行了兩輪實驗室試制,采用RPC工藝進行了軋制試驗,明確了Mo、Ti對性能的影響和Mg部分代替Al脫氧對鋼質的影響以及RPC工藝的重現性與穩定性。利用DB685鋼在現場進行了第一輪半工業性試制,得到了所希望的超細晶粒鋼,屈服強度達到了800～900MPa。在超細晶355MPa級碳素鋼熱連軋板的研究上,武鋼利用碳素鋼Q235進行了一輪工業性軋制試驗,完成了力學性能和組織檢驗,鋼板的屈服強度為390～410MPa,抗拉強度為510～535MPa。試驗結果表明,通過采用形變誘導軋制技術,可使碳素鋼的屈服強度實現翻番。新一代超細晶高強度耐候鋼的研究課題,按照形變誘導鐵素體相變進行了試驗鋼的軋制,完成了試驗鋼的組織和力學性能檢測,達到了預定指標要求。目前,武鋼正在加大超細晶鋼的試制力度,以盡快使其轉化為現實生產力。
　　北京鋼鐵總院成功地開發出了1300MPa級的高強度螺栓鋼42CrMoVNb,該鋼具有微細的顯微組織;在約550℃以上回火時有合金碳化物析出,從而產生二次硬化;具有良好的強韌性配合,其耐延遲斷裂性能、缺口敏感性和冷加工性均有顯著的提高。用該鋼試制的高強度螺栓已通過了汽車道路試驗。
3 　結 語
　　國際上新一代鋼鐵材料研究已經取得了重大進展,特別是東亞的日、韓兩國,均完成了前半期的研究,并開始在現場軋機上軋出了超細晶粒鋼。日本在實驗室研究中,甚至用小規格試樣獲得了平均晶粒0.5μm的超細晶。我國新一代鋼鐵材料研究起步雖然稍晚,勢頭非常好,并在現場軋機上軋出了平均晶粒5μm左右的超細晶粒鋼。
　　新一代鋼鐵材料以其低廉的成本、優良的性能和對環境的親和性而倍受世人關注,是功在當代,惠及子孫萬代的事業,也是決定鋼鐵企業未來生存和發展的關鍵。我國在成為第一產鋼大國后,如何成為鋼鐵強國,新一代鋼鐵材料的研究有可能成為試金石,無疑,它給我們提供了一個難得的契機,因為從全世界來看,各國新一代鋼鐵材料研究基本上處在從實驗室研究開始向工業性試生產過渡的階段,大家基本上在一條起跑線上。只要我們決策正確、措施得當、全力以赴,是可以利用這一契機,實現由鋼鐵生產大國向鋼鐵生產強國的轉變的。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——本文摘自《中國金相分析網》