王向成
　　　　　　　　　　　　　　(武钢技术中心湖北武汉430081)
1.1.1 800MPa超细晶粒钢的开发
　　作为不添加合金元素、容易焊接的800MPa超细晶粒钢的研发方法,以相当于SS40钢成分的w(C)0.15%、w(Si)0.3%、w(Mn)1.5%的钢为基本材料,采用了使其晶粒直径超微细化到1μm以下的方法。
　　在晶粒直径1μm钢的研究方面,日本采用两种方法均获得成功。一种是相变法,就是利用热轧工序中钢由奥氏体向铁素体相变过程而进行的细化。另一种是再结晶法,是在热轧工序中生成铁素体后,对该铁素体进行加工使之发生再结晶而细化晶粒的方法。接着,利用实验和计算相结合的方法,进行了生产条件(轧制量、温度、变形等)的定量化,并探讨了具体实现这些条件的加工技术,得出的加工技术方案的关键在于从多个方向连续地对材料进行加工。
　　沿着该方案,先后成功地在23m长的18mm×18mm条钢和12mm厚×60mm宽的钢板中实现了0.5μm的超细晶粒直径。经确认,该材料的抗张强度为800MPa,均匀延伸达7%,夏比试验的断口转变温度达到-200℃。
　　在研制超细晶粒钢的同时,研究了能尽量缩小焊接热影响区,制作出厚25mm的健全接头的焊接方法,开发出了脉冲调制CO2激光焊接法和任意波形控制脉冲电弧焊接法。这两种方法目前在厚20mm以内都能满足无焊接缺陷、高效率、高速度的基本要求,热影响区宽度很窄,仅在0.5～2mm范围,能最大限度地抑制对母材组织的破坏。
　　同时进行的还有提高结构件性能的研究。这是由于接头的疲劳强度将会因焊接时发生的拉伸残余应力而显著降低,这样就会使得使用高强度钢板的优点丧失殆尽。他们通过开发出能在较低的温度下发生马氏体相变的焊缝材料,将残余拉应力转换成了压缩性应力,从而成功地将接头疲劳强度提高了1倍以上。
1.1.2 1500MPa超级钢
　　为了进一步改善用1500MPa超级钢制作的机械结构部件的强度性能,就要先解决以下两个课题,换言之,就是确立以下两项技术。
(1)能从根本上改善延迟破坏性和疲劳性能的技术;
(2)能保证部件性能的测评技术。
　　在这个有着很长研究历史的领域里,取得突破的关键是要以纳米尺度来定量地研究回火马氏体钢的组织结构,并定量地测定钢在纳米尺度领域内的力学性能,继而弄清纳米尺度领域影响宏观性能的机理,以期从中找出延迟破坏性和抗疲劳性两者兼优的理想的马氏体组织的形貌。他们创建了利用“原子间力显微镜”定量观测马氏体组织的技术,并研制出了具备纳米组织观察功能的纳米领域力学性能解析装置,并利用它们进行解析,发现回火马氏体钢的高强度完全不是源于大家以前所公认的机理,并发现借助对晶界碳化物组织进行控制,就可以任意改变晶内和晶界的强度平衡。基于这些成果,他们提出了一个新概念,就是能藉以改善延迟破坏性的理想组织乃是“无晶界碳化物的马氏体”。继而,他们对具体实现这一组织的方法进行了摸索和研究,目前,已将延迟破坏临界强度从现有的1200MPa提高到1600MPa。
　　另一方面,在提高疲劳特性方面,他们谋求在消除氢脆影响的前提下大幅提高抗疲劳性能,并取得了成功,使疲劳强度提高了1倍。在疲劳破坏特性的评价方法的研究中,他们的目标是要提出一种能在实际环境下判定有无发生疲劳破坏的评价方法。作为能统一评价部件尺寸、形状或负荷应力效果的应力参量,首次提出威布尔应力是有效的,决定把“临界氢量—威布尔应力”作为评价基准。并以率先提出世界标准原案为目标,构筑起在全日本协作下推进研究的体制。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　——本文摘自《中国金相分析网》