王向成
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(武钢技术中心湖北武汉430081)
　　摘 要:介绍了日本、韩国、欧洲和国内近年来在新一代钢铁材料方面的研究进展情况,并对日本在800MPa超细晶粒钢、1500MPa超高强度钢、耐热钢、耐腐蚀钢等的研究成果和将来的研究项目进行了详细介绍。
　　关键词:新一代钢铁材料;超细晶粒钢;超高强度钢;耐热钢;耐腐蚀钢

1.3　 世界其他国家的研究
　　根据日本方面的看法,在该项研究中,以日本、韩国、中国为代表的东亚居世界领先水平,研究和学术交流也最为活跃。在实际轧机上生产的超细晶粒钢分别达到3μm、4μm、5μm。
　　韩国在1998年开始的5 年计划中推出了Hipers-21项目,其第一期研究与日本的STX-21项目一样,正在推进采用变形诱发动态相变(strain induced dynamic transformation) 来细化晶粒的超细晶粒钢研究,已取得了重大进展,主要研究开发800MPa 级结构钢、600MPa 级耐候钢和1500MPa 级螺栓钢。为了更好地进行新一代钢铁材料的研究和生产,他们还量身定制了一套新型轧机,从设备上保证项目的顺利开展。他们研制的超细晶粒钢的平均晶粒直径在钢板表面已达到2～3μm ,在钢板中心部位为5μm。2003～2007年的第二期研究将在第一期取得的成果的基础上,进行以下4 个方面的研究。
　　(1) 研究开发出新的超细晶粒钢的生产方式;
　　(2) 开发出新的超细晶粒钢生产方式的中间试验设备;
　　(3) 进行超细晶粒钢生产技术的鉴定;
　　(4) 开展在大型结构件中应用超细晶粒钢的研究等。
　　在欧洲,从2000 年起,作为一年期的EU 项目,他们调查了1μm 晶粒钢的性能,并以评价其有效性为目的,进行了以大压下冷轧+ 退火为中心的研究。并且从2001 年启动了时间为3 年的以民间企业和大学为中心的ECSC(欧洲煤钢联盟) 项目,以钢的高强度化为主要着眼点,开展了微细结构控制技术的开发,项目成果的应用领域将涉及汽车、建筑、社会基础设施、管线等。其目标是研制出实用化的2～3μm晶粒的钢,为此而开发了超高速冷却法,没有对整个生产工艺作大幅度变动,从热轧材料到生产过程、测控等各环节都在进行高效率的研究开发。钢的焊接性受到重视,正开展用冲孔栓接代替点焊的实验。从2002年到2007年开始新的
ECSC2002项目,探索钢的高性能、耐久性、可循环使用性等。
　　美国至今尚未见到有关超细晶粒钢的研究项目,但克林顿总统在2000年全美纳米技术研创大会上发表的讲话中说,开发10倍于钢铁的强度、而重量仅是其几分之一的材料,是一个伟大的挑战。其研究开发动向也值得我们关注。
2　 国内的研究
　　我国新一代钢铁材料的研究也取得了可喜的进展,1998年启动了国家973项目—新一代钢铁材料重大基础研究。其最终目的是将占我国钢产量60%以上的碳素钢、低合金钢和合金结构钢等的强度和寿命提高1倍。据测算,如果这3类传统钢材的一半被新一代钢铁材料所取代,则每年可少用1500t成品材,直接经济效益达450亿元,间接经济效益更为可观,如可减少钢厂的建设、矿山的基础设施建设投资、减少资源损失和对生态环境的污染等。
　　该项目首席科学家翁宇庆在日本的一次讲话中说,我国新一代钢铁材料研究已开始进入实生产阶段。宝钢、武钢、鞍钢、攀钢等企业均在积极开展此项研究。2002年6月前后,攀钢与钢铁研究总院用Q235为试验钢,以独特的工艺技术路线,进行了第一轮超细晶粒钢的工业性试生产,利用变形诱导铁素体相变和铁素体动态再结晶原理,获得了晶粒尺寸5～6μm的超细晶粒钢。在东风汽车公司进行的用户冲压汽车零件试验中,合格率达到了100%。这是我国首例在现役轧机上生产超细晶粒钢的报道。
　　武钢的新一代钢铁材料研究也取得了重要进展,武钢投入了大量人力和物力来研究开发该系列钢。在“超细晶粒钢的焊接研究”课题开发上,目前,武钢已冶炼、轧制出了超细晶耐候钢和800MPa超细晶粒钢,并进行了800MPa超细晶钢的气体保护焊丝化学成分的设计,冶炼、轧制出了试验盘条。在“新一代超细晶800MPa级钢中厚板的研究”课题开发上,武钢进行了两轮实验室试制,采用RPC工艺进行了轧制试验,明确了Mo、Ti对性能的影响和Mg部分代替Al脱氧对钢质的影响以及RPC工艺的重现性与稳定性。利用DB685钢在现场进行了第一轮半工业性试制,得到了所希望的超细晶粒钢,屈服强度达到了800～900MPa。在超细晶355MPa级碳素钢热连轧板的研究上,武钢利用碳素钢Q235进行了一轮工业性轧制试验,完成了力学性能和组织检验,钢板的屈服强度为390～410MPa,抗拉强度为510～535MPa。试验结果表明,通过采用形变诱导轧制技术,可使碳素钢的屈服强度实现翻番。新一代超细晶高强度耐候钢的研究课题,按照形变诱导铁素体相变进行了试验钢的轧制,完成了试验钢的组织和力学性能检测,达到了预定指标要求。目前,武钢正在加大超细晶钢的试制力度,以尽快使其转化为现实生产力。
　　北京钢铁总院成功地开发出了1300MPa级的高强度螺栓钢42CrMoVNb,该钢具有微细的显微组织;在约550℃以上回火时有合金碳化物析出,从而产生二次硬化;具有良好的强韧性配合,其耐延迟断裂性能、缺口敏感性和冷加工性均有显著的提高。用该钢试制的高强度螺栓已通过了汽车道路试验。
3 　结 语
　　国际上新一代钢铁材料研究已经取得了重大进展,特别是东亚的日、韩两国,均完成了前半期的研究,并开始在现场轧机上轧出了超细晶粒钢。日本在实验室研究中,甚至用小规格试样获得了平均晶粒0.5μm的超细晶。我国新一代钢铁材料研究起步虽然稍晚,势头非常好,并在现场轧机上轧出了平均晶粒5μm左右的超细晶粒钢。
　　新一代钢铁材料以其低廉的成本、优良的性能和对环境的亲和性而倍受世人关注,是功在当代,惠及子孙万代的事业,也是决定钢铁企业未来生存和发展的关键。我国在成为第一产钢大国后,如何成为钢铁强国,新一代钢铁材料的研究有可能成为试金石,无疑,它给我们提供了一个难得的契机,因为从全世界来看,各国新一代钢铁材料研究基本上处在从实验室研究开始向工业性试生产过渡的阶段,大家基本上在一条起跑线上。只要我们决策正确、措施得当、全力以赴,是可以利用这一契机,实现由钢铁生产大国向钢铁生产强国的转变的。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——本文摘自《中国金相分析网》