陈忠伟1，张玉柱2，杨林浩2
(1 西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安710072；2　邯郸钢铁集团公司技术中心，邯郸056000)
2　低碳贝氏体钢国际研究现状
　　国外学者根据贝氏体相变理论对贝氏体钢进行了大量的研究，设计了不同成分的钢种和生产工艺，形成了不同系列的贝氏体钢，大大推动了贝氏体钢的发展及其应用。
　　20世纪50年代，英国人P.B.Pickering等发明了Mo2B系空冷贝氏体钢。Mo与B的结合可以使钢在相当宽的连续冷却速度范围内获得贝氏体组织。由于生产成本较高，因此该钢种的发展受到一定限制。
　　日本东京钢公司研制了低碳含V贝氏体非调质钢，该钢锻后空冷得到以贝氏体为主及少量铁素体和珠光体的显微组织，其抗拉强度达到800～1000MPa，室温冲击韧性为50J/cm2，而-40℃冲击韧性仍高达40J/cm2。日本新日铁公司在贝氏体非调质钢的研究开发中多添加微合金化元素，这类钢在很宽的冷却速度范围内都可获得贝氏体组织，并可获得更好的低温性能，适合于强度高、韧性好的汽车行走系部件。
　　F.G.Caballelo等在设计高强度贝氏体钢的研究中，设计了Fe20.2C22Si23Mn和Fe20.4C22Si24Ni两种钢成分。研究发现，Fe20.2C22Si23Mn贝氏体钢表现出良好的断裂韧性，强度可以达到1375～1440MPa;而增加碳含量，即Fe20.4C22Si24Ni成分的贝氏体钢强度可达1500～1840MPa，其断裂韧性稍低，但仍然要高于高强度马氏体钢。这两种钢均需回火处理。美国联邦铁路管理局与Tuskegee大学联合开发的低碳贝氏体钢轨钢，其极限强度、屈服强度、延伸率分别为1500MPa、1100MPa和13%，比相同条件下的珠光体钢性能要高，且具有良好的断裂韧性(KIc=150MPa•m1/2)，其值是相同条件下珠光体钢断裂韧性的115倍。
　　低碳微合金化控轧控冷贝氏体钢研制成功后，受到工程界的注意，逐步得以推广应用。在此基础上发展了超低碳的控轧控冷贝氏体钢(ULCB钢，含碳量小于0.05%)。McEvily于1967年研制出采用Mn、Mo、Ni、Nb合金化的ULCB钢，经热机械控制(TMCP)处理后，屈服强度达到700MPa，且具有良好的低温韧性和焊接性能。日本钢铁公司研制了X70和X80超低碳控轧贝氏体钢，其屈服强度高于500MPa，脆性转变温度(FATT)小于-80℃，它既可以作为低温管线钢，也可作为舰艇系列用钢。DeArDo等开发出ULCB2100型超低碳贝氏体中厚钢板(含碳量低于0.03%)，通过控轧控冷处理和高度合金化实现细晶强化、弥散强化与位错强化的综合作用。该钢种以80%累积变形量进行精轧并随后空冷，其屈服强度可高达700MPa，且FATT可提高到-50℃。巴西学者通过模拟高强低合金贝氏体钢的控轧控冷工艺过程，研究了控轧控冷工艺参数对其微观组织和力学性能的影响，发现轧制后冷却速率与终轧温度是主要的控制工艺参数。波兰学者研究了在热轧、淬火及回火加工条件下超低碳贝氏体钢的微观组织与力学性能，研究表明，可以获得屈服强度大于650MPa、低温冲击性能为200J(213K)的应用于造船、海上石油钻采平台、压力容器及高性能结构部件的超低碳贝氏体钢板。
　　近代工业发展对热轧非调质钢板的性能要求越来越高，除了具有高强度外，还要具有良好的韧性、焊接性能及低的冷脆性。目前世界上许多国家都利用(超)低碳的控轧控冷贝氏体钢生产高寒地区使用的输油、输气管道用钢板、低碳含铌的低合金高强度钢板、高韧性钢板，以及造船板、桥梁钢板、压力容器用钢板等。
3　国内研究现状
　　国内高强度钢的发展大约比国外落后数十年，目前我国鞍钢、武钢、舞钢、济钢和宝钢等企业均生产过低碳贝氏体钢板。总体上讲，国内钢铁企业基本上是跟踪国外的技术，采用与国外类似的合金化体系，技术上主要采用微合金化和控轧控冷技术。清华大学方鸿生等在研究中发现，Mn在一定含量时，可使过冷奥氏体等温转变曲线上存在明显的上、下C曲线分离，发明了Mn2B系空冷贝氏体钢。他突破了空冷贝氏体钢必须加入Mo、W的传统设计思想，研制出中高碳、中碳、中低碳、低碳Mn2B系列贝氏体钢。
　　西北工业大学康沫狂等通过多年的研究提出了由贝氏体铁素体(即低碳马氏体)和残余奥氏体组成的准(非典型或无碳化物)贝氏体，并成功研制了系列准贝氏体钢。与一般结构钢相比，新型准贝氏体钢具有更好的强韧性配合，其力学性能超过了典型贝氏体钢、调质钢和超高强度钢。
　　山东工业大学李风照等根据贝氏体相变原理，通过合理控制成分和优化冷却制度，并运用细晶强化、弥散强化等主要强韧化机制及其迭加效应，采用微合金变质处理，开发了隐晶或细针状贝氏体的高品质贝氏体或高级贝氏体钢。
　　我国低碳贝氏体钢的控轧控冷研究和应用相对较晚，在20世纪80年代初才开始这方面的工作。武钢于1999年开始试制板厚12～30mm、抗拉强度达到590MPa、685MPa级别的低(超低)碳贝氏体结构板，产品采用铁水预脱硫、RH真空处理工艺降低C含量，增添Mo2B2V2Nb等合金元素，且需热处理。济钢研制开发了一种新型的贝氏体高强钢(C2Si2Mn2Cr系)，其特点是钢中不加入昂贵的Ni、Mo、B等元素，而用少量普通元素V、Mn、Cr合金化，以低廉的合金成本代价就能使钢板TMCP处理后空冷自硬，从而节约大量热处理费用，降低了生产成本和生产难度。攀枝花钢铁公司与清华大学、二汽合作开发的贝氏体微合金非调质钢12Mn2VB代替45调质钢制造汽车前轴，效果良好。
　　宝钢研究了Mn2Mo2Nb2B系超低碳贝氏体钢的钢坯加热、控制轧制、控制冷却、时效处理诸因素与钢力学性能的关系，生产了620MPa、690MPa、780MPa等3个级别的钢板。鞍钢采用控轧控冷工艺试制了HQ590DB超低碳贝氏体钢板。其终轧温度为800～850℃，控制终冷温度为590～630℃，获得铁素体和板条状贝氏体组织，钢板抗拉强度达650～690MPa，屈服强度达490～590MPa，延伸率为20%，并具有良好的成形性能。
采用奥氏体再结晶、未再结晶、奥氏体与铁素体两相区三段控轧工艺并配合相应的压下率，舞钢试制成功了低碳贝氏体钢WDB620、DB690及WH70。
　　实践证明，采用合金化与控轧控冷工艺技术是生产强度高、韧性好、可焊性优良且成本低的贝氏体钢板的最好办法。国内对低碳贝氏体钢的研发大部分停留在试验研究阶段，只有个别厂家成功生产出性能优良、成本低廉的低碳贝氏体钢板。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　                                              ——本文摘自《中国金相分析网》