高性能钢铁材料技术
新型超高强钢突破2000MPa强度极限
Ｉ
匿洄
￡ ＷＳ
度， 每平方毫 米可承受 超过 ３ ０ ０ ｋ ｇ 压力 ， 并具超 高耐磨性 及变形 能力 。 领 导 该 研 究 计 划 的 香 港 城 市 大 学 副 校 长 兼机 械 工程 学 讲 座 教 授 吕坚 表 示 ： “ 这 种 材 料 具有 很 大 的 应 用潜 力 ，性 能， 病 人可 因此 避 免 进 行 第 ２ 次手 术 以取 出零 件 。 同时 ， 镁 是 对 身体 有 益 的 元
密度 纳米析 出强化 的超高 强马 氏体 时效钢 。 新 的超高强 钢不但成 本 降低 ， 而且 抗 拉 强度达 到 ２ ２ ０ ０ ＭＰ ａ ， 同时塑性不 低于 ８ ％， 大幅度提 高 了高强钢铁 材料 的综合
性能。
匕 京 钢铁 研究 总 院董 瀚教 授表 示 ， 钢铁 材料 的性 能极 限化研 究是 近年 来 的 研 究 热点 ， 强度 极 限化更是 业 内一直 追求 的梦想 。 业 内普 遍认 为 ， 进一 步提 高钢 铁 强度 与韧性 是 非常 困难 的。 吕昭平 团 队的这一 原创 性成果 创新 纳米 析 出的合
大化 的反 应条 件 及周 期性 变 化。 实验 上， 基于 镧 系元 素相 同条 件 下硼 酸熔 融反 应 中周 期性 变化 的认 识 ， 将 可生
成２ 种 不 同晶格结 构 的镧 系元 素 以相
关， 成 功开 发了 高性 能变形 镁合金 材 料及相 关的 大直 径锭坯 半连 续铸 造技术 和
料 工程实 验室都 时禹研究 员及合作 者 利用第一性 原理密 度泛 函理 论等手段
对 镧系元 素硼酸化 反应 的不 同产物 进
行 了电子 结构与反 应热力学 的理论研 究。 发 现 同一种 镧 系元 素发 生不 同 类
金属冶炼中的新技术与新材料
连铸连轧技术
总结词
高效、节能的金属加工技术
详细描述
连铸连轧技术是一种高效、节能的金属加工技术，将铸造和轧制工艺连续进行 ，实现金属材料的连续加工。该技术具有生产效率高、节能降耗、降低生产成 本等优点，广泛应用于钢铁、有色金属等领域。
CHAPTER
新设备在金属冶炼中的应用
真空冶炼设备
真空感应熔炼炉
利用真空条件下，通过感 应加热原理熔炼金属，具 有熔炼温度高、杂质去除 效果好等优点。
真空电弧熔炼炉
通过电弧在真空条件下加 热和熔炼金属，可实现高 熔速、高纯净度熔炼。
真空电子束熔炼炉
利用电子束在真空条件下 对金属进行加热和熔炼， 具有熔炼温度高、纯净度 高、节能环保等优点。
废水处理技术
01
沉淀法
通过添加沉淀剂使废水中的重金 属离子或悬浮物沉降下来，达到 净水的目的。
生物处理法
02
03
高级氧化技术
利用微生物的代谢作用，将废水 中的有机物转化为无害的物质， 达到净水的目的。
通过强氧化剂将废水中的有机物 氧化成无害的物质，达到净水的 目的。
废渣处理技术
压实法
通过压实机将废渣压缩成块，减少体积，便于运输和 处置。
固化法
通过添加固化剂将废渣中的有害物质固定在固化体中 ，减少对环境的危害。
焚烧法
通过高温焚烧将废渣中的有害物质燃烧成无害的物质 ，达到处置的目的。
04
CHAPTER
新工艺在金属冶炼中的应用
钢铁结构材料的高性能化
１ 之后 ， 即 １９ 年 ９ ８年 ，国 际 上有 类 似 的 ３项
新 研 究 项 目立 即 启 动 。 １９ 年 ３月 ，在 国 际 钢 铁 ９８
协会 （Ｉ Ｉ 主持 下 ，由 欧 洲 和北 美 ３ １Ｓ ） ５家 钢 厂 和 汽车 厂 联 合 的 “ 轻 钢 车 身 ” 项 目 出 笼 （ ｌ ａ 超 ｕｔ ｒ ｌ ｈ ｔ ｒ ｏ ｙｐｏｅｔ ｉ ｔｓ ｅ ｂ ｄ ｒｊ ，ＵＬ Ａ 它要求 车身强 度 ｇ ｅ ｃ Ｓ Ｂ） 提高 ８ ％，车 重 减 轻 ２ ％ ，车 重 可 由平 均 １３ ０ Ｏ ５ ０ ｋ 阚 降 至 ９ ０ ｋ ／ ，达 到百 公 里 燃 耗 可 降 ０ ７ ｇ ０ ｇ 辆 ． Ｌ 辆 ，对轿 车理想 燃 耗 比可从 １ ｍ／ ／ ３ｋ Ｌ提 高 到 ３ ４ ｋ Ｌ ｍ／ ，这项 计 划预计 ２ ０ ０ ３年底 结束 ，实际 钢材 面 板 屈服 强度 提高 １倍 （ ３ ～６ ｇ级 ） 为 ５ ０ｋ 。另 一项 是韩 国启 动 “ １ 盐纪 高性 能结 构 钢发 展 ” ｌ ２ ０年 项 目． 由浦项 钢铁 公 司总 工 程 师 负责 并 执 行总 协 调 。 核 心研 究 力量为浦 项公 司 的研究 开发 总部 ，政 府产 业 资源 部 筹 措 部 分 资 金 ，各 大 学及 相 关 研 究 院 参 加 。第 一期 ５年 主要是 实验 室研 究 ，第 二期 ５年建 立原 型钢 中间生 产厂并 确立 制造 技术 ，其 核心仍 是 超细 晶粒 钢的获 得 ，并延 伸到耐 气候 影响 ．耐 海洋 气 氛 影 响 １Ｊ ２。 我 国在 １９ ９ ７年 启 动 了 国家 攀 登 项 目 “ 一 代 新
济影 响最 大的新 型结 构 材料 ，减 轻环 境 负担和通 过 将超 级钢 的强度 和寿命 提 高 １ 来降低 超级 钢 的总 倍 成 本 。这项 计 划 以 Ｎ Ｍ 为 主 建立 结 构材 料 前 沿 ＲＩ 研究 中心 （ Ｒ ） Ｆ Ｃ ．从 事基 础 研究 开 发工 作 已实 现 目标 和取得 突 破 。这 是 一个 １ Ｏ年期 的 项 目 ，日本 政 府投 资 １０ ０×１ 日元 。 与 此 同 时 通产 省宣 布 ０ ０
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(一)——喷射成形技术的原理、特点及发展现状
第 ２期
上
海
金
属
Ｖｏ ． ４，Ｎｏ ２ １３ ．
４ ２
２１ ０ ２年 ３月
Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩＭ ＥＴ ＡＬＳ
Ｍ ａｃ ｒｈ，２ ２ ０１
喷射 成 形快 速 凝 固技 术 制备 高性 能钢 铁 材料 的研 究进展 （ ） 一
— —
喷射 成 形 技 术 的原 理 、 特点 及 发 展 现 状
【 ｅ Ｗｏｄ 】 Ｓｒ ｏ ｉ ， ａｉ Ｓｌ ｉｃ ｉ ， ａｕ ｃ ｒ， ｒ ｎ ｔ ｌ Ｋｙ ｒｓ ｐａ Ｆｒ ｎ Ｒ ｐ ｏｄ ａｏ Ｍ ｎｆ ｔ ｅ Ｉ ｎ ｄＳ ｅ ｙ ｍ ｇ ｄ ｉｆ ｔｎ ｉ ａｕ ｏａ ｅ
喷射 成形 ， 也称 喷射 铸造 或喷射 沉积 ， 一种 是 先进 的快 速凝 固近 终形材 料制 备技 术 。它将 金属 熔体 雾化 和沉 积 成 形 两个 过 程 合 为 一体 ， 可直 接
ｎ ａ － ｅ —ｈａ ｅ ｅ ｒｎ ｔｓ ｐ ｍａｅ ｉｌ ． Ｉ ｈｏ ｄ ｎ ｑ ｅ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｎ ｂ ｏ ｄ ｐ ｌｃ ｔｏ ｐ ｏ ｐｅ ｔ ｎ ｈｅ ｔ ｒａｓ ｔ ｓ ｗｅ ｕ ｉ ｕ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｒ ａ ａ ｐ ｉ ａｉｎ ｒ ｓ ｃ ｉ ｔ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｆｈ ｇ ｒｏ ｍａ ｃ ｒ ｎ ａ ｄ ｓｅ ｌｍａｅ ｉｌ ．Ｔｈ ｓｃｐｒｎ ｉ ｅ ａ ｄ ｍａｎ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎ ｆ ｃｕ ｅ ｏ ｉｈ ｐｅｆ ｒ ｎ ｅ ｉｏ ｎ ｔ ｅ ｔｒａｓ ｅｂａ ｉ ｉ ｃｐｌ ｎ ｉ ｈａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ｐ ａ ｏ ｍｉｇ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｒｅ ｙ，ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｓｏ ｙ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔｓａｕ ｆ ｆｓ ｒ ｙ ｆ ｒ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｉｆ ｙ ｌ ｎ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｈｉｔｒ ｎ ｕ ｒ ｎ ｔｔ ｓ ｏ ｔ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｒ ｖｅ ｄ． ｈ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｗａ ｅ ｉｗｅ
高性能钢材在建筑工程中的应用与优化
高性能钢材在建筑工程中的应用与优化摘要：随着经济发展和城乡基础建设的提升，建筑项目不断增加。
建筑业面临着新的发展机遇，同时也面临新的挑战。
原材料是建筑工程施工过程中不可或缺的物质基础。
随着科技的不断进步，一些高性能钢材在建筑施工中逐渐得到推广应用。
本文通过对高性能钢材应用的分析，探讨了它们的应用价值，希望为同行们提供一定的借鉴。
关键词：高性能钢；钢结构；建筑工程一、引言自1997年以来，我国钢铁工业产能和技术水平不断提升，钢产量已经突破亿吨，并且近几年一直位居世界第一。
国内钢结构行业迎来了黄金发展期，工程建设蓬勃发展，并取得了令人瞩目的成绩。
这大大推动了高性能度钢材的研制、开发和应用，加速了钢结构标准化进程，许多与钢结构相关的标准相继发布，极大地提升了整个钢结构行业的水平，推动了钢结构行业的科技进步。
建筑业作为我国国民经济的支柱产业，扮演着非常重要的角色。
近年来，随着高性能建筑钢材的广泛应用，建筑业得以更好地推动经济的发展和创新。
高性能建筑钢材不仅可以提升建筑的整体质量，优化人们的居住环境，更能够最大化地提高经济效益。
高性能钢材弥补了传统材料的劣势，具有很多优点如较高的强度、耐久性、抗风抗震、柔韧性强等，在建筑施工方面发挥着重要作用。
二、高性能钢结构的优势高性能钢材在建筑工程中的应用和优化具有重要意义。
随着社会经济的发展和建筑结构设计要求的提高，传统的钢材已经不能完全满足需求。
高性能钢材以其卓越的力学性能、耐久性和抗震性能，成为现代建筑工程中的理想选择。
高性能钢结构的抗震性和承载能力在很大程度上得到了提升。
在同等条件下，其抗震和承载性能比传统钢结构好得多。
这是因为高性能钢材料可以达到更高的强度和韧性，并且具有更好的耐久性，可以经受更大的负荷和振动。
因此，高性能钢结构被广泛应用于工业、桥梁、高层建筑等领域。
而且相比传统的混凝土结构，高性能钢结构具有更小的截面尺寸和更轻的重量，从而可以显著减少结构的空间占用。
热轧钢铁材料新一代TMCP技术
世界金属导报/2012年/1月/10日/第B04版轧钢技术热轧钢铁材料新一代TMCP技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)，即控制轧制和控制冷却技术，是20世纪钢铁业最伟大的成就之一，也是目前钢铁材料轧制及产品工艺开发领域应用最为普遍的技术之一。
正是因为有了TMCP技术，钢铁工业才能源源不断地向社会提供越来越有用的钢铁材料，支撑着人类社会的发展和进步。
1 TMCP工艺技术的发展及基本原理TMCP工艺的两个重要组成部分之一，控制轧制，在热轧钢铁材料领域很早就已根据经验予以实施，其核心思想是对奥氏体硬化状态的控制，即通过变形在奥氏体中积累大量的能量，力图在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体，为后续的相变过程实现晶粒细化做准备。
在20世纪60年代至70年代，随着能源不断开发，对高性能管线钢的需求大幅增加。
为满足管线钢板的生产，控制轧制技术得到快速发展，并在当时的厚板轧制、船板生产等方面得到广泛应用。
为了突破控制轧制的限制，同时也是为了进一步强化钢材的性能，在控制轧制的基础上，又开发了控制冷却技术。
控制冷却的核心思想是对处于硬化状态的奥氏体相变过程进行控制，以进一步细化铁素体晶粒，甚至通过相变强化得到贝氏体等强化相。
相变组织比单纯控制轧制更加细微化，促使钢材获得更高的强度，同时又不降低其韧性，从而进一步改善材料的性能。
1980年，日本NKK福山制铁所首次为厚板生产线配置并使用了OLAC(On-Line Accelerated Cooling)系统。
此后基于对提高厚板性能及钢种开发的需要，重点发展了厚板的快速在线冷却技术，并相继开发出一系列快速冷却装置，投入厚板的开发生产及应用中。
控制冷却设备的普遍应用有力地推动了高强度板带材的开发和在提高材质性能方面技术的进步。
后来，人们将结合控制轧制和控制冷却的技术称为控轧控冷技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)。
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(三)——喷射成形钢铁材料在特钢等领域的研发
（ ． ｏｎ ａｉ ｎｔｕｅｆ ｔｒ ｌ Ｓｉｎ ｅ Ｂ ｅ ｎ２３９ Ｇ ｒ ａ ｙ １ Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎＩｓｔｔ ｏ Ｍａ ｉ ｓ ｃ ｃ ， ｒｍｅ ８５ ， ｅｍ ｎ ； ｏ ｉ ｒ ｅ ａ ｅ ２ Ｓ ａ ｇａ Ｓ ｃ ｔ ｏ ｔｌ，Ｓ ａ ｇａ ２０２ ， ｈｎ ） ． ｈｎ ｈ ｉ ｏ ｉｙ ｆ ａｓ ｈｎ ｈ ｉ ０００ Ｃ ｉａ ｅ Ｍｅ
性 。与此 同时 ， 机 械 性 能也 因组 织 结 构 变 化而 其
得 以提 高 。
Ｓｎｖｋ钢厂 的 Ｙ ｍ ｎ等 人 ＿ 对 喷射 成 形 和 ａｄｉ ａａ ｌ 普 通铸 造 成 形 的 １Ｃ８ ｉ 锈 钢 进 行 了 对 比研 ８ ｒＮ 不
ｆ ｒ ｄ ｉｏ ｎｄ ｓｅ ｌｍａｅ ｉｌ ｒ ｅ ｃ ｉ ｄ，ａ ｌ ａ ｈ ｐｅ ｉｌｓｅ ｌ ｎｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｏｍｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｅ ｔｒａｓ ｗｅ ｅ ｄ ｓ ｒｂｅ ｓ ｗｅｌ ｓ ｔ ｅ ｓ ｃａ ｔｅ ｓ ａ ｈ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ｒ ｖｅ ｏ ｈｅ ｍｉｒ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｐ ｏ ｒｉ ｓｏ ｈ ｔ ｒａｓ ｅ ｉｗ ｆｔ ｃ ｏ ｔｕｅｕ ｅ ｎ ｒ ｐｅｔｅ ｆｔ ｅ ｍａｅ ｌ． ｉ
第 ３ ４卷
第 ４期
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Ｖｏ ． ４，Ｎｏ ４ １３ ．
２１ ０ ２年 ７月
Ｓ ＨＡＮＧＨＡＩＭＥＴ Ｓ ＡＬ
Ｊｌ ｕｙ，２ ２ ４ ０１ ３
喷射 成 形 快速 凝 固技 术 制备 高性 能钢 铁材 料 的研 究 进展 （ ） 三
— —
喷 射 成 形 钢 铁 材 料 在 特钢 等 领 域 的研 发
究， 发现 喷射 成 形 １Ｃ８ ｉ 锈 钢 具 有 更 高 的临 ８ ｒＮ 不 界点 蚀 温度 （ｒｉ ｌ ｉｉ ｍ ｅａ ｒ） 其 力 学 ｃｔａ ｐｔｎ ｔ ｐｒｔ ｅ ， ｉｃ ｔ ｇ ｅ ｕ 性能 和 抗 腐 蚀 性 都 与 淬 火 退 火 态 的 普 通 铸 造
高性能钢在结构工程中的研究和应用进展
高性能钢在结构工程中的研究和应用进展发表时间：2018-09-11T11:22:53.447Z 来源：《新材料.新装饰》2018年3月上作者：朱勇[导读] 随着人们生活水平的提高，人们对建筑的要求越来越高，钢材在建筑中的意义重大。
高性能钢在强度、韧性、可焊性和抗腐蚀性等方面优于传统钢材。
（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 400000）摘要：随着人们生活水平的提高，人们对建筑的要求越来越高，钢材在建筑中的意义重大。
高性能钢在强度、韧性、可焊性和抗腐蚀性等方面优于传统钢材。
如果将材料优势、设计与施工最优化结合起来，就可以显著降低成本，使结构更加合理耐久，降低对不可再生资源的消耗等。
针对此情况，本文将会阐述高性能钢在结构工程中的研究及应用进展相关内容。
关键词：高性能钢；结构工程中；应用进展；为了满足本世纪国家经济和社会发展的需求，相关研究人员开发了新一代高性能钢铁材料的生产技术及其加工技术，降低钢铁材料同比消耗，提高材料寿命、提高材料寿命，为建筑工程的发展提供了强力的支持，在结构工程中起到的作用日渐重要。
一、高性能钢在结构工程中的研究1.高性能与高强钢建筑结构用钢。
当前我国的钢结构主要求高强度低合金钢和碳素结构钢，在《低合金高强度结构钢》的规定中，通过强度高低对高强度低合金钢划分成八个类型，将大于460MPa 的钢材列为高强钢。
担当厚钢板的厚度大于50mmshi , 会减少高强度低合金钢中的强度屈服。
依照建筑抗震设计规范可知，在地震易发区钢地屈服强度应小于0.85，且屈服平台应具有伸长率，其需要大于20%。
当前的建筑结构钢板主要为GJ 钢，其具备厚度效应少、焊接性能强、优秀的延展性以及高强度等综合性优越的钢材特征。
在建筑结构用钢板中，可依据强度等级划分为五个部分，分别为：Q460CJ(C、D、E 级)、Q420CJ(C、D、E 级)、Q390CJ(C、D、E级) 、Q245CJ(B、C、D、E 级)、Q235CJ(B、C、D、E 级)。
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150
100 50 0 1900 铁素体钢 奥氏体钢 1940 1980 2020
建筑设施用钢 • 建筑高层化和大型化 • 耐火和抗震 • 高强度、高韧性、低 屈强比、耐中温
汽车用钢 • 轻量化 • 碰撞安全性 • 高强度、塑性、成形 性能、焊接性能
能源装备用钢 • 能源转换高效率 • 耐高温650℃、高 运行安全性 • 长寿命、高持久强度
项目提出了M3 组织调控目标
packet packet packet
packet
packet
packet
packet
M3
packet
M3组织调控原理示意图
•
[C] 板 条 铁素体
原奥氏体晶粒
•
•
板 条 块
铁素体
残余奥氏体 马氏体/贝氏体 板条束/板条块/ 板条
• •
[C] 残余奥氏体
•
合金固溶和析出
技术的支撑作用 市场需求与企业结构
产品质量 钢材品种
工艺技术 生产流程
洁净度
夹杂物控制
北京科技大学 王新华课题
试验炉次热轧板中夹杂物评级报告
非金属夹杂物 炉次 钢板试样 硫化物(A) 细系 粗系 氧化铝类(B) 细系 粗系 硅酸盐类(C) 细系 粗系 球状氧化物(D) 细系 粗系
一
1150290242060T1 1150290241040T1 1140315642010T1
一般矿泉水～4元/公斤
价格：高性能钢材 高端矿泉水
高性能钢材：6000（特殊 钢） ～30000（不锈钢）元/吨
法国依云矿泉水～20元/公斤
钢材何去何从？
高性能钢的主要特征
高质量 高性能
力学性能
环境友好
低成本
窄化学成分 强度和韧性 高纯净度 生产/加工/应 服役性能 生产/加工/应 用过程中 高均匀度 疲劳 / 延迟断 用过程中 裂 / 腐 蚀 / 蠕 稳定和经济地 组织控制 成本低 变 回收利用 高尺寸精度 工艺性能 高表面质量 冷热加工
• 转（电）炉—连（模）铸—热轧—热处理—钢板
• 三步法冶炼—连铸—热连轧—冷连轧—不锈钢薄板 • 电（转）炉—精炼—连铸—连轧—精整热处理—棒 线材 • 特冶—模铸—快锻—径锻—热处理—粗加工—锻材 • 电炉—精炼—连铸—轧管—精整热处理—钢管
价格：普通钢材 一般矿泉水
普通钢材：3600（钢筋） ～ 5000（冷板）元/吨
80 70 60 50 40 30 20 10 0 500 total elongation, %
Cr-Mo-(Ni) 300M AF1410 A100 45CrNi2MoV Req.
1000 1500 2000 2500 ultimate tensile strength, MPa
3000
均匀度
关键是调控相变中合金元素扩散 carbon diffusion in steel
0.20%C
0.54%C
中锰钢相变中的锰扩散
12
Mn concentration (%)
9 6 3 0 575 Austenite Ferrite
600 625 650 675 700 O T, Annealing temperature ( C)
三
1150290342060T1 1150290341040T1
Inclusions control
Conventional process
The new process
Sanyo的夹杂物评估技术 从高洁净钢到超高洁净钢
The largest inclusions observed in each of thirty samples with a 100mm2 test area Conventional high cleanliness steel (oxygen content: 5 ppm) Premium cleanliness steel (oxygen content: 5 ppm)
大同特殊钢公司高均匀度模具钢
高品质基础件用特殊钢
齿轮钢 螺栓钢
1200MPa
-1600MPa 12.9 KISCC30MPam1/2 1800MPa -10.3b
1500MPa
-11000MPa 16.9 KISCC30MPam1/2 2000MPa -10.5b
弹簧钢 轴承钢
• 后步精整热处理技术研究
– 组织调控技术与缺陷检测控制技术
• 高性能钢品种的应用技术研发
需要关注的共性问题
• 洁净度 • 均匀度
– 模具钢等向性 – 齿轮钢带状组织、淬透性带宽
• 产品质量稳定性和一致性 • 产品的尺寸精度 • ……
产品的稳定性和一致性
• • • • 生产工艺流程的不断优化 品种开发能力、关键钢材品种的特征 关键工艺技术，尤其与设备的相关性 生产工艺流程的在线控制，尤其是成分的 精确控制，轧制模型的动态调整 • 在线热处理、在线探伤、在线精整 • 原材料品质
不锈钢中氮含量不断提高
大同特殊钢公司非調質鋼技术
神户制钢气阀弹簧钢市场占有率逐年提高
高性能钢的关键技术
• 高洁净度化学冶金与精确控制化学成分技术 • 凝固过程的洁净度与均匀度控制技术
– 板（方、圆）坯连铸、大锭型模铸、大锭型电渣的 凝固控制技术
• 高性能钢的轧制（锻造）工艺技术
– 提高钢材尺寸精度与表面质量 – 在线热处理技术
0
800
钢铁材料是除水泥外最大量的结构材料 也是最大量的功能材料（硅钢）
250000
主要结构材料的产量，万吨 200000 150000 100000 50000 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 水泥 106400 123500 135000 138800 163000 186800 206300 218400 粗钢 34940 41880 48900 50026 56784 62670 68300 71650 塑料 2500 2802 3302 3713 4479 5830 5474 5781 十种有色金属 1631 1917 2360 2519 2681 3152 3438 3691
均匀度
• • • • 碳和合金元素的分布均匀分布 夹杂物（硫化物、氧化物）分布不均匀 钢材硬度分布需更加均匀，提高加工性能 化学成分的偏析控制降低热处理变形
产品的尺寸精度
• 使用高精度轧机，如kocks轧机，提高棒材 的尺寸精度 • 生产高精度管材，采用同样牌号的锅炉 管，使用国内管材的机组效率需要提高 • 扁钢边角锐度需要达到先进水平
40
10 GDP Crude Steel 粗钢产量， Mt 1000 1200 200 400 600
0
1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
钢是经济发展的材料基础
（夹杂I+组织S+陷阱控制T—CrNiMoV合金化+工艺）
1000 900 Fatigue limit, MPa 800 700
Fatigue limit improved by IST
conventional
ADVANS 2000S
IST技术提高抗疲劳性能
600
500 400 300 200 500
高性能钢铁材料发展 及对材料测试技术需求
钢铁研究总院 中国金属学会特殊钢分会 董 瀚 2013年11月7日 北京
我们为什么需要高性能钢？
世界上每两吨钢中有一吨产自大陆
1800
1600 粗钢产量，百万吨 1400 1200 1000 世界其它 中国
800
600 400 200 0
年度
GDP，万亿元 20 30 50 60
1000
1500
Rm, MPa
2000
2500
组织调控
The precipitation of carbon
tempered at 150℃
tempered at 165℃
极端马氏体组织 EAF-VIM 4340
900 800 700 600 HV 500 400 300 200 100 0 1200 1400 1600 Rm, MPa 1800 2000 2200 ASB 基体
材料：人类文明标志
材料文明 石器时代 大量应用的大致时间 2,000,000BC 12,000BC 3,000BC 从1,000BC至今? 1945AC 1968AC 1950
陶器时代
青铜时代 铁器时代 核材料? 硅材料?
多种材料并存?
我国钢铁工业发展的 约束条件
气候变化
矿产资源
水资源
能源 15% comsumed in steel sector
高强度化是钢的发展主题
珠光体钢
马氏体钢 贝氏体钢 1600 800 800
2000
1000 800
1200
1400
1700
奥氏体钢
铁素体钢 0
500 600 600
500 400400 1000 2000 3000 Rm, MPa 4000
industrial target potential 5000 6000
ASB组织形貌
ASB组织形貌 ASB断口形貌
高分辨原子像
ASB的组织形态
超细组织 衍射斑点
100nm
高性能钢的组织调控理论与技术基础研究 国家科技部973计划项目
600℃一万小时持久强度，MPa 建筑用钢屈服强度，MPa 1000 800 600 400 200 0 Q235 Q345 Q420 Q460 Q590 Q690 Q780 Q980 250 200