王向成
(武鋼技術(shù)中心湖北武漢430081)
摘 要:介紹了日本、韓國、歐洲和國內(nèi)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(guān)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(jù)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(lǐng)先水平,研究和學術(shù)交流也最為活躍。在實際軋機上生產(chǎn)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(fā)動態(tài)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(fā)800MPa 級結(jié)構(gòu)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(chǎn),他們還量身定制了一套新型軋機,從設(shè)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(chǔ)上,進行以下4 個方面的研究。
(1) 研究開發(fā)出新的超細晶粒鋼的生產(chǎn)方式;
(2) 開發(fā)出新的超細晶粒鋼生產(chǎn)方式的中間試驗設(shè)備;
(3) 進行超細晶粒鋼生產(chǎn)技術(shù)的鑒定;
(4) 開展在大型結(jié)構(gòu)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(diào)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(yè)和大學為中心的ECSC(歐洲煤鋼聯(lián)盟) 項目,以鋼的高強度化為主要著眼點,開展了微細結(jié)構(gòu)控制技術(shù)的開發(fā),項目成果的應用領(lǐng)域?qū)⑸婕捌嚒⒔ㄖ?、社會基礎(chǔ)設(shè)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(fā)了超高速冷卻法,沒有對整個生產(chǎn)工藝作大幅度變動,從熱軋材料到生產(chǎn)過程、測控等各環(huán)節(jié)都在進行高效率的研究開發(fā)。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(huán)使用性等。
美國至今尚未見到有關(guān)超細晶粒鋼的研究項目,但克林頓總統(tǒng)在2000年全美納米技術(shù)研創(chuàng)大會上發(fā)表的講話中說,開發(fā)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(zhàn)。其研究開發(fā)動向也值得我們關(guān)注。
2 國內(nèi)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(chǔ)研究。其最終目的是將占我國鋼產(chǎn)量60%以上的碳素鋼、低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼等的強度和壽命提高1倍。據(jù)測算,如果這3類傳統(tǒng)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(jīng)濟效益達450億元,間接經(jīng)濟效益更為可觀,如可減少鋼廠的建設(shè)、礦山的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資、減少資源損失和對生態(tài)環(huán)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(chǎn)階段。寶鋼、武鋼、鞍鋼、攀鋼等企業(yè)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(shù)路線,進行了第一輪超細晶粒鋼的工業(yè)性試生產(chǎn),利用變形誘導鐵素體相變和鐵素體動態(tài)再結(jié)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(xiàn)役軋機上生產(chǎn)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(fā)該系列鋼。在“超細晶粒鋼的焊接研究”課題開發(fā)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(shè)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(fā)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(zhì)的影響以及RPC工藝的重現(xiàn)性與穩(wěn)定性。利用DB685鋼在現(xiàn)場進行了第一輪半工業(yè)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(yè)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(jié)果表明,通過采用形變誘導軋制技術(shù),可使碳素鋼的屈服強度實現(xiàn)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(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。
北京鋼鐵總院成功地開發(fā)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(chǎn)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(jié) 語
國際上新一代鋼鐵材料研究已經(jīng)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(xiàn)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(guī)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(xiàn)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(yōu)良的性能和對環(huán)境的親和性而倍受世人關(guān)注,是功在當代,惠及子孫萬代的事業(yè),也是決定鋼鐵企業(yè)未來生存和發(fā)展的關(guān)鍵。我國在成為第一產(chǎn)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(yè)性試生產(chǎn)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(xiàn)由鋼鐵生產(chǎn)大國向鋼鐵生產(chǎn)強國的轉(zhuǎn)變的。
——本文摘自《中國金相分析網(wǎng)》
新一代鋼鐵材料研究的進展（四）
發(fā)布時間：2011年03月25日 點擊數(shù)：
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