PDF《钢铁结构材料的组织细化》

钢铁结构材料的组织细化 作者:中国金属学会 翁宇庆 摘要 采用组织超细化提高钢铁结构材料的强韧性和使用寿命是上个世纪

90 年代中期以来的发展趋势.

介绍了我国

973 第一批项目之一"新一代钢铁材料重大基础研究"的主要

5 种超细化方法,适用于不同 强度和显微组织的钢类:具有铁素体+珠光体(F+P)的碳素或低合金钢,采用强力轧制和形变诱导铁素体 相变(DIFT)技术;

在薄板坯连铸连轧现代流程下,采用第二相(析出相)的纳米化控制;

具有低碳贝氏体 或针状铁素体的微合金钢采用形变诱导析出(DIP)和中温相变控制;

采用调质处理的合金结构钢,应用新 的合金设计思路以提高界面温度,增加氢陷阱和二次硬化路线,快速超细晶热处理的综合技术;

发展无 碳化物贝/马组织和富碳残奥薄膜以做到中低温回火合结钢的强韧化优良配合. 关键词 显微组织 组织细化 超细晶 结构钢

2002 年,中国钢铁产量达到 1.8 亿t,表观消费量达到 2.1 亿t,遥居世界首位,也是世界历史上 钢铁材料生产和消费的第一大国最高历史纪录.这是中国经济及市场高需求的反映,说明钢铁材料对经 济发展和社会需求的重要性.在钢铁材料中,90%~95%属于结构材料,在需求增长的同时,钢铁结构 材料正在发展"新一代钢铁材料",它的特征是超细晶、高洁净、高均匀,其中核心技术是超细晶,通 过将当前工业细晶粒尺寸(一般为

20 pm 左右)细化一个数量级,按照 Hall-Perch 的σs=σo+Kd-1/2 关 系式 关系式,钢铁材料的强度可提高一倍,同时保持良好的塑性和韧性配合.本文就国家第一批"973" 项目之一"新一代钢铁材料的重大基础研究"所研发的超细晶形成和控制的主要

5 条技术路线作一概略 性的介绍. 1.碳素和低合金结构钢的组织细化 这类钢占钢铁结构材料的 85%以上,其中以热轧为钢厂供应态,也是用户使用态的占到 70%以上, 组织细化的重要性和经济性反映最为突出,也是"973"工作的重点.目前已形成一条完整工艺流程,即: 洁净化冶炼-充分等轴晶化凝固-强力和低温初轧-"形变诱导铁素体相变"精轧一冷却控制. 这条路线是我国钢铁科技工作者近几年的创新集成.洁净化冶炼以使材料强度提高以后,使由于钢 中夹杂物带来的脆化敏感性得以避免,保证使用(特别是低温使用)的安全性.如果发展并采用了提高等 轴晶率的凝固技术后,由于顺序凝固形成的柱状晶得以消除或减弱,材料的宏观偏析,特别是中心偏析 可以明显减少;

材料的成分分布均匀性得以提高,这就保证了高质量、均匀力学性能铸坯的形成.在有 了洁净化和高均匀性(成分及性能)基础上,就可以采用强力和低温开坯可能性,在初轧阶段应用奥氏体 的再结晶细化基础上,精轧阶段采用关键的"形变诱导铁素体相变"(Deformation Induced Ferrite Transformation,DIFT)技术,而凝固的充分等轴晶化技术和初轧充分应用再结晶细化为 DIFT 的应用创 造了前提条件.

80 年代中期, Yada[1]等人在试验室研究 C-Mn 钢的晶粒细化工作时提出了"应变诱导相变"(Strain Induced Transformation,SIT)概念,90 年代中期 P.D.Hodgson 等人[2]利用单机架轧机使热轧钢带 表面做到超细晶(最细约 0.5~l μm),提出了"应变诱导相变轧制"(Strain-induced transformation rolling,SITR)过程.从事新一代钢铁材料(简称 N.G.Steel)研究的我国科技工作者,对这一过程的 热力学、动力学、晶体学、微观组织形貌特征及力学性能表现等进行了系统研究,认为这一现象(诱导相 变)不仅与应变有关,而且钢的化学态势(化学成分及化学位);