钢铁工业协同创新关键共性技术丛书：推动高性能绿色化钢铁材料开发与应用

编者注：“钢铁行业中的关键通用技术系列合作创新”由院士Wang Guodong编辑，钢铁共同技术合作创新中心副主任Wang Guodong编辑。该行业的许多院士担任顾问。它们是由钢铁行业各个领域的权威专家和学者共同撰写的，并凝结了它们。涵盖整个钢制制造过程（融化式滚动滚动滚动产品服务），其中包括国际原始过程创意和生产设备技术，这可以使钢铁企业以及科学和技术工人能够了解新技术。应用新技术来帮助企业拓宽视野，做出正确的决定并促进钢铁行业的高质量绿色发展。

高性能绿色钢材材料的开发和应用

1个技术背景

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钢铁是经济建构中最重要的结构材料。开发“节省资源，环保，出色的性能和出色质量”的高性能钢铁产品是为了支持我国经济的可持续和高质量发展，并满足能源，运输，国防和其他领域。建造主要设施的重要先决条件，以迫切需要关键的原材料。

东北大学通过组织的改进，谷物形态和谷物边界特征，相变过程，相转换产品和相位稳定性，比例，形态，大小和分布以及沉淀的粒度和形态，综合控制着重于绿色钢材材料技术诸如分配和相接口结构之类的过程有效地实现了钢材材料的有效生产，并实现了使用不同的物理冶金原理“调整”钢材材料的性能，满足我国家的经济建设，国防建设和工程的主要需求对于设施和其他领域领域的关键原材料，有效地减少了贵金属元素的使用，并为我国钢铁行业的转型和升级做出了贡献。

2典型技术理论研究进展

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2.1基于新一代TMCP条件下的奥氏体状态的进化法律和调节方法，提出滚动后适用于超快速冷却的最佳控制滚动过程。

系统地研究了控制滚动和冷却过程参数对奥氏体结构改进的影响定律，并阐明了超快速冷却的机制以调节奥氏体的物理冶金状态。滚动后使用超快速冷却，这为高温滚动提供了可能性，避免了滚动过程中微合金元件的应变引起的降水（图1）。滚动时间可以节省2-4分钟，并将滚动力量减少34％-46％。

2.2系统地解释了新一代TMCP技术在完善组织中的角色规则和机制

在奥斯丁岩 - 有限晶相变的过程中，增加过冷度可以完善f/p晶粒。在连续冷却相变的过程中，冷却速率的水平会影响相变时超冷的大小。冷却速率越大，超冷速率越大。因此，在相变过程中的冷却速率增加了，并且超快速冷却在相变区域中得到了充分利用。谷物的作用有助于精炼晶粒，从而改善钢的韧性（图2）。

2.3在传统的ACC过程和UFC过程的条件下对降水和降水规则的比较研究，并阐明了新一代TMCP过程在精炼沉淀颗粒中的角色规则和机制。

在新一代TMCP技术中，超快冷却技术用于抑制高温奥氏体在高温奥斯丁岩下氮化碳的降水和沉淀，因此更多的微合金元素保持固体溶液状态，并进入铁氧体区域以细化和沉淀物，尺寸和大小IS 2-10nm可以大大提高钢的强度和韧性（图3）。

2.4发现在超快速冷却下的贝氏体相变可以达到高强度和韧性平衡，阐明了超快速冷却的机制，以提高热滚钢的强度和韧性

超快速冷却最终冷却温度对组织性能的影响如图1所示。超快速冷却可以有效地完善m/a岛，促进大型板条的形成，抑制碳分布，并增加比例大角度的晶界。使用超快速冷却→400→空气冷却冷却路径，可以获得高强度和韧性，屈服强度高达876MPa，并且较硬的脆性过渡温度低于-60℃（图4）。微孔很难在细小的m/a岛或碳化物上成核，它们的生长不是沿着板条边界，而是通过大型的板条边界。另外，在裂纹转向和微孔聚合下存在明显的塑性变形，并且坚硬的脆性过渡温度较低。

2.5 6.5NI钢替换传统的9NI钢合金设计

探索了旨在加强马氏体基质的旨在加强马氏体基质的微型合金原理和技术途径，并确保发现了一种组件设计方法，可确保发现基于镍基的低温钢的高强度和韧性。在与9％NI钢和100MPA相比，与微型合成6.5％Ni钢的影响能力不降低，室温强度和-196℃强度分别增加了30MPA和65MPA，与常规6.5％相比NI钢（图5）。

3个技术效果

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基于理论研究和工业稳定生产实践，作为核心的核心冷却，以超快速冷却来控制滚动和控制冷却的关键技术，这将促进在“大量和广泛范围”中的升级和节省生产中我的国家，并强烈支持我国家的钢铁行业。转型和升级。该技术用于生产一系列产品，例如节能高质量的船舶，X70-X80，水力发电钢，Q550-Q690高强度钢，耐气桥钢等，它们具有升级的强度和强度和韧性并显着改善了焊接性能，这解决了我国大规模工程建设的迫切需求。关键的原材料问题将提高主要国家设备的独立保证能力。

使用该技术开发的高质量Q345钢的Mn含量降低了40％以上；高质量的32-36kg船板的MN含量降低了25％，NB含量降低了75％，并且不再添加V。

4个问题和前景

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目前，东北大学在低成本和高质量钢材材料的发展方面取得了重大进展，而开发的绿色钢材材料已被广泛用于国民经济的各个领域。将来，冶金技术的发展将为钢材材料的保护和简化设计提供基础，而绿色钢材材料的开发将取得更大的进步。但是，钢材材料仍然存在诸如服务过程中腐蚀，断裂和疲劳之类的问题。此外，在高强度钢的产生中仍然存在诸如稳定性和残余应力之类的问题。将来，在上述所有方面都需要深入和广泛的研究。

（本文摘自“高性能绿色钢材材料”中的“钢铁行业合作创新的关键通用技术”（由刘Zhenyu撰写。-北京 - 北京：冶金工业出版社，2021.5））

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钢铁行业合作创新的一系列关键通用技术

▲世界金属指南第22 B05