“基于M3組織調(diào)控的鋼鐵材料基礎(chǔ)理論研究與高性能鋼技術(shù)”項(xiàng)目，以其超強(qiáng)針對(duì)性、超高技術(shù)成果、領(lǐng)先國(guó)內(nèi)外的技術(shù)水準(zhǔn)，獲得2018年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

    針對(duì)汽車(chē)用鋼特性需求 多年攻關(guān)成果卓越

    探究鋼鐵材料的強(qiáng)度、塑性、韌性的本源，找出經(jīng)濟(jì)的改善方向，尋找和開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)途徑，是鋼鐵工業(yè)不變的追求，也是材料領(lǐng)域的重大科學(xué)問(wèn)題。

    針對(duì)汽車(chē)、建筑、管線、橋梁等龐大領(lǐng)域用鋼日益增長(zhǎng)的輕量化、易加工、安全性迫切需求，鋼鐵研究總院、北科大、太鋼不銹等開(kāi)展了旨在提高高強(qiáng)度鋼塑性和韌性的組織調(diào)控理論和技術(shù)基礎(chǔ)研究。

    與此同時(shí)，項(xiàng)目組重點(diǎn)針對(duì)量大面廣的汽車(chē)鋼和低合金鋼開(kāi)展研究工作，在973、863、NSFC等10余項(xiàng)國(guó)家科技項(xiàng)目支持下，歷經(jīng)10余年完成，取得了多項(xiàng)理論與技術(shù)開(kāi)創(chuàng)性成果。

    項(xiàng)目首次提出了“多相、亞穩(wěn)和多尺度”MP組織性能調(diào)控理論，解決了困擾鋼鐵材料領(lǐng)域多年的強(qiáng)度提高帶來(lái)韌塑性下降的科學(xué)問(wèn)題；依據(jù)該理論發(fā)明了高強(qiáng)高塑第三代汽車(chē)鋼技術(shù)、低成本高性能溫成形技術(shù)、高強(qiáng)高塑低合金鋼技術(shù)、高強(qiáng)高韌低合金鋼技術(shù)。

    開(kāi)創(chuàng)理論技術(shù)路線 實(shí)現(xiàn)性能顯著提升

    針對(duì)鋼鐵材料的強(qiáng)度與塑韌性倒置的難題，項(xiàng)目創(chuàng)新提出了“多相（Multiphase）、亞穩(wěn)（Metastable）和多尺度（Multiscale）”MP組織性能調(diào)控理論，實(shí)現(xiàn)了基體組織由傳統(tǒng)的BCC結(jié)構(gòu)到BCC+FCC結(jié)構(gòu)的組合：由材料制備的亞穩(wěn)組織到全過(guò)程的熱力學(xué)亞穩(wěn)組織調(diào)控；由傳統(tǒng)微米級(jí)尺度到10-5-10-8m 范圍多尺度組織調(diào)控。采用MP組織抑制材料變形與斷裂過(guò)程中裂紋的形核與擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料強(qiáng)度、塑性和韌性有效調(diào)控。

    開(kāi)創(chuàng)性地提出中錳亞穩(wěn)超細(xì)奧氏體提升強(qiáng)塑積的第三代汽車(chē)鋼技術(shù)路線，通過(guò)中錳合金化和逆相變熱處理工藝，獲得了含大量亞穩(wěn)奧氏體的亞微米多相組織，實(shí)現(xiàn)了抗拉強(qiáng)度600-1500MPa和強(qiáng)塑積不小于30GPa%的中錳第三代汽車(chē)鋼，強(qiáng)塑積較第一代汽車(chē)鋼翻番。

    第三代汽車(chē)鋼中的亞穩(wěn)奧氏體含量、尺寸及穩(wěn)定性的調(diào)控是獲得高強(qiáng)塑積的關(guān)鍵。項(xiàng)目首次實(shí)現(xiàn)了中錳第三汽車(chē)鋼的工業(yè)化生產(chǎn)與零件制造，引領(lǐng)國(guó)內(nèi)外中錳汽車(chē)鋼的研發(fā)與生產(chǎn)。產(chǎn)品在卡車(chē)元寶梁和整體式橋殼等零件上進(jìn)行試制并通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)價(jià)，顯示了較傳統(tǒng)鋼鐵材料在減重和髙成形性能方面的特點(diǎn)。基于中錳鋼低臨界溫度和高淬透性的特點(diǎn)，自主創(chuàng)新了高性能低成本的1500Pa級(jí)溫成形技術(shù)，汽車(chē)零件成形加熱溫度降低150C，節(jié)約能源、提高零件表面質(zhì)量，塑性提高30%，實(shí)現(xiàn)了超大超薄 （3385mmX 1475mXI 8mm）招高強(qiáng)度汽車(chē)零件的生產(chǎn)，形成了我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可替代熱成形鋼的新型超高強(qiáng)度鋼零件成形技術(shù)。

    項(xiàng)目提出了奧氏體硬化促進(jìn)板條塊細(xì)化的低合金鋼強(qiáng)韌化組織調(diào)控技術(shù)，采用超低碳成分設(shè)計(jì)和控軋-在線淬火工藝，獲得多尺度超細(xì)馬氏體組織，工業(yè)生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度900-1000MPa級(jí)、沖擊韌性達(dá)到200J以上（-40C的V型缺口試樣）的高強(qiáng)高韌易焊接低合金鋼板，較傳統(tǒng)低合金鋼實(shí)現(xiàn)了韌性翻番。

    基于層片組織多尺度強(qiáng)韌化思路，項(xiàng)目創(chuàng)新提出錳鋁合金化設(shè)計(jì)和雙相區(qū)軋制技術(shù)，采用高溫兩相區(qū)形變獲得鐵素體與馬氏體相間的雙相層狀鋼，獲得抗拉強(qiáng)度達(dá)到1500MPa,沖擊韌性不低于200J （-40“C的V 型缺口試樣）的板材。通過(guò)亞穩(wěn)奧氏體相變與析出的多階段組織調(diào)控，在低合金鋼中獲得了針狀鐵素體、少量奧氏體與細(xì)小彌散析出的MP組織，利用多相間變形協(xié)調(diào)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了高均勻塑性、低屈強(qiáng)比的性能調(diào)控，在屈服強(qiáng)度500-700MPa管線鋼和橋梁鋼中調(diào)控屈強(qiáng)比不大于0.85，均勻延伸率不小于7%。

    多方功效協(xié)同發(fā)力 產(chǎn)業(yè)應(yīng)用社會(huì)價(jià)值齊聚

    該項(xiàng)目立足鋼鐵行業(yè)發(fā)展實(shí)踐，在理論、學(xué)術(shù)、應(yīng)用價(jià)值及社會(huì)效益等方面均有一定成效。首先是學(xué)術(shù)價(jià)值，該項(xiàng)目達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利31件、出版專(zhuān)著2部，發(fā)表論文236篇（單篇論文最高引用達(dá)180次），曾獲2017年冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

    與此同時(shí)，該項(xiàng)目理論成果及其技術(shù)發(fā)明思路，引領(lǐng)了國(guó)際鋼鐵材料高性能化研究方向，使我國(guó)鋼鐵材料基礎(chǔ)研究從跟跑變成領(lǐng)跑：有效指導(dǎo)了其它鋼類(lèi)低成本高性能化生產(chǎn)，促進(jìn)節(jié)能減排與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。

    該項(xiàng)目的技術(shù)發(fā)明已在鞍鋼、太鋼、沙鋼、濟(jì)鋼等多家企業(yè)成功應(yīng)用，生產(chǎn)高性能鋼材110多萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益750多億元，為汽車(chē)、建筑、管線、橋梁等領(lǐng)域提供了更經(jīng)濟(jì)的高品質(zhì)鋼材，實(shí)現(xiàn)了量大面廣的汽車(chē)鋼和低合金鋼韌塑性大幅度提高，第三代汽車(chē)鋼成為汽車(chē)行業(yè)《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》的發(fā)展方向。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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