「非凡十年•企业篇」打造有竞争力的钢铁材料研发团队——上海大学和上善院高性能钢铁

乱象凤机——锻造精锐部队

针对高性能钢铁材料的发展趋势，2018年，上海大学材料科学与工程学院院长、博士生导师韩东教授立足上海大学现有基础，依托长江钢铁生产和钢铁消费发达的三角洲地区。 ，结合国内优势科研和产业资源，广纳人才，打造了一支有竞争力、积极进取、敢于拼搏的高性能钢铁材料科研团队——上海大学、上海大学（浙江）高端装备基础零部件材料研究研究院高性能钢铁材料团队（以下简称上海大学、上山所高性能钢铁材料团队）。

勤奋追求——致力创新发展

上海大学和上山所的高性能钢铁材料团队善于科学发现、勇于技术创新、敢于工程实践，持续以提高钢铁材料性能为发展目标，引领科技进步和高性能钢铁材料领域产业高质量发展。

团队不仅关注钢材的性能，还关注钢材的使用寿命，主要体现在钢材延迟断裂、疲劳、腐蚀、摩擦磨损等方面的研究。 团队在纯铁、钢、铸铁等钢铁材料领域形成持续创新研发能力，紧密结合和推进科学发现、技术创新和工程实践三个层面的科研成果。

丰硕成果——服务生产应用

高纯铁

该团队与河北龙凤山铸造有限公司紧密合作，以其超高纯生铁为基础，开发了规模化火法生产4N级高纯铁技术。 他们在实验室通过等离子体液滴溶解制备了4N7高纯铁，并通过电解制备了3N7高纯铁。 它们表现出独特的电磁和机械性能，有力地推动了我国高超纯铁制备和应用技术的进步。

稀土耐腐蚀普碳钢

团队创新稀土多晶型合金化技术和高效、稳定、均匀分布的镧、铈稀土合金化生产技术，将我国低成本、高丰度的镧、铈稀土在普通碳钢中大量应用和应用广泛的应用领域，使得稀土耐腐蚀普碳钢的耐腐蚀性能达到传统耐候钢的水平。 团队与多家企业合作，包括内蒙古包头钢铁有限公司、安阳钢铁集团、上海梅山钢铁有限公司、江苏沙钢集团有限公司、秦皇岛百工钢铁有限公司济南钢铁集团有限公司、中信金属有限公司、盐城联鑫钢铁有限公司、广西盛隆冶金有限公司、江西泰鑫钢铁有限公司陕西钢铁集团有限公司、中天钢铁集团有限公司、江苏永钢集团有限公司等，形成了耐稀土欧普碳钢系列产品，广泛应用于轻工钢结构房屋、钢结构厂房、钢筋混凝土建筑、地脚螺钉、集装箱、装饰配件及龙骨等。团队与盐城联鑫钢铁有限公司合作，利用变形—开发微晶HRB400ERE稀土耐腐蚀钢筋诱导相变技术。 目前已生产应用稀土耐腐蚀钢筋3.5万吨。

高性能基础件用钢

团队在多年攻关的基础上，联合河北龙凤山铸造有限公司、奇峰精工科技有限公司、舟山7412厂等单位，于2021年成功研制出最高强度19.8级紧固件，世界第一。 紧固件和材料在攀登强度巅峰方面取得突破，形成通过调节超高强化结构、氢陷阱和强化界面降低延迟断裂敏感性来提高紧固件用钢抗疲劳损伤性能的技术，并控制包含属性。 19.8级超高强度紧固件将有效推动我国重大装备轻量化制造，推动我国钢铁生产和紧固件制造领先世界。

团队基于形变诱导相变原理和紧固件钢在线组织控制技术，开发了高强度紧固件用冷作硬化非调质钢和在线退火冷镦钢产品，缩短了紧固件生产周期并降低成本。 能源消耗和减少二氧化碳排放。 团队与南京钢铁有限公司、中天钢铁集团有限公司、东北特钢集团有限公司、江苏永钢集团有限公司合作开发冷作硬化非-调质钢盘条，替代传统调质钢，为汽车用8.8做好准备。 9.8级和10.9级紧固件，无需球化退火和调质工艺。 其中8.8级非调质钢细杆螺栓已应用于通用汽车新能源汽车电池组。

该团队与中天钢铁集团有限公司合作开发了SWRCH35K、10B21、10B33等在线退火软化冷镦钢，实现无退火冷镦成形。 其中SWRCH35K在线获得过量铁素体和降解球化的珠光体组织。 铁素体含量大于80%，珠光体球化率达到4级，硬度不大于76HRB（洛氏硬度）。 基于汽车行业对耐高温紧固件A286、Nimoic80A材料的国产化需求，团队联合泛亚汽车技术中心有限公司、舟山7412厂、东北特钢集团有限公司和其他单位利用材料的纯度和均匀性控制、线材表面质量控制、薄膜优化等技术，可以满足材料冷镦成型和使用性能要求，实现批量稳定性控制和进口替代。

团队致力于轴承钢疲劳影响因素的研究与应用以及新型轴承钢材料的基础研究，成功开发出抗拉强度≥2000MPa、疲劳强度≥900MPa的新型UHBS轴承钢系列，具有优良的高耐高温性能，在500℃~600℃温度条件下韧性突出，耐腐蚀性能良好。 从2021年开始，团队与河钢石钢公司联合开发新能源汽车用高端轴承钢。 氧含量稳定控制在（3~6）×10-6，钛含量≤10×10-6，磷含量≤0.009%，硫含量≤0.002%，砷+锡+锑≤60× 10-6、带状碳化物、网状碳化物均≤1.0级。 团队与瑞典OVAKO集团、英国剑桥大学保持长期合作与交流。

团队将坚持以国家和行业对高端轴承钢的战略需求为出发点，聚焦长寿命轴承钢材料的基础研究和热处理，重点研发新型轴承钢材料、梯度材料的设计与制备、超高端轴承钢等。 材料的提纯和各向同性研究应用，以及轴承钢大数据平台中心的建设，为行业进步提供更好的全流程解决方案。

弧形连铸模具钢

团队与江阴华润钢铁有限公司合作开展高碳高合金工模具钢连铸技术。 公司采用弧形连铸机生产M2、D2、DC53、4Cr13、Cr8、Cr12MoV、4341等高碳高合金工模具钢连铸坯。 质量优良稳定，碳化物细小、分布均匀，综合性能优于模铸工艺生产的钢锭。 此外，电弧连铸机还具有生产效率高、钢坯成品率高、金属成品率高、节能降耗等优点。

高纯生铁和铸铁

团队开展纯铁、钢、铸铁等碳合金铁基新材料的研发，互相学习促进发展。 团队与河北龙凤山铸业合作，开发4N级高纯铁为原料，可满足飞机关键结构件、火箭发动机部件等特殊领域超高强钢的高纯净要求、以及超级防弹钢板； 采用超高强度钢材，以高纯生铁为原料，结合多形合金化技术，研发出抗菌无毒灰口铸铁锅、搪瓷锅，提高人们的日常生活质量； 与潍柴公司合作开发发动机缸盖高性能蠕铁技术，研制开发出新型稀土合金柴油机缸盖，其机械性能满足国家标准（GB/T26655）要求。 目前，该团队正与兴国铸业合作，探索生产球墨铸铁和球墨钢型材的高效新工艺技术。

作者 | 董汉满廷慧

图片| 上海大学、上膳源高性能钢材团队提供