超细晶粒钢剖析

超细晶化理论及技术是21世纪新一代钢铁材料的重要发展方向。

目前，工业生产和广泛应用的低合金钢的屈服强度约为400MPa，抗拉强度约为500MPa，晶粒尺寸约为lOpm。

长期研究和生产实践表明，具有高强度且有高韧度的钢铁材料是最理想的材料，晶粒细化处理是同时提高材料强度和韧度的最有效途径，因此世界各国研究者力争通过对低合金钢进行细晶化的研究，将低合金钢的屈服强度由目前的400MPa级提高到800MPa级，其核心理论和技术是实现钢材的超细晶（或超细组织）。

1997年4月，日本开始了“新世纪结构材料（或超级钢材料）”为期10年的研究计划，提出生产将现有钢材强度翻番和使用寿命翻番为目标的新一代钢材。

之后韩国在1998年启动了“21世纪高性能结构钢”，我国予1998年末确立启动了“新一代钢铁材料重大基础研究”项目（国家973项目），其目标是将现有的普碳钢和低合金钢的强度和寿命提高1倍，同时不降低钢的综合性能。

东亚相差不到1年，设立相同目标的研究项目带动了欧美各国钢铁界竞相参与和重视。

控制超细晶粒钢的组织而使钢强韧化的观点出发，对现有高强度低合金(HSLA)钢晶粒细化的理论和技术进行了探讨。

探讨高强度低合金钢的晶粒细化理论。

1.高强度低合金钢的晶粒细化理论：2.低合金高强钢最重要的力学性能指标是屈服强度GB和韧脆转变温度T。

对于新一代钢铁材料来说，提高其屈服强度民，降低其韧性转变温度T是研究和开发的重点。

提高钢铁材料强度的方法有：固溶强化、析出相强化、弥散强化、形变强化，细晶强化等。

钢铁材料提高强度的途径主要有4条Ⅲ：通过合金元素和间隙元素原子溶解于基体组织产生周溶强化通过加工变形增加位错密度造成钢材承载时位错运动困难（位错强化）通过晶粒细化使位错穿过晶界受阻产生细晶强化通过第二相(一般为M(C，N),析出相或弥散相）使位错发生弓弯和受阻产生析出强化。

各种强化机制的效果。

其中，细晶强化是唯一能同时提高强度和韧性的方法，其它强化方法得到的显微组织都存在强度提高而韧性下降的缺点。

ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｅ ｐ ａ ｅ ｔ ｎ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｔｒ ｓ ｇ ． ｏ ｔｏｌ ｇ ｔ ｈ ｓ ｒ ｓｏ ｍａｉ ｔ ａ ｅ ｔ ｅ ｉ ｈ ａ ｏ ｌ ａ Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ａ ｆ ｅ ｇ ａｎ ｄ ｓｅ ｌ ｈ ｒ ｌ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｏ ｔ ｌ ｄ ｐ ｏ ｅ ｓ ｅ ｅ ｅ ｐ ａ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ：ｕ ｒ — ｎ ｒ ｉ ｅ ｔ ｅ ；ｔ ｅ ｍａ ｃ ａ ｉ ａ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｃ ｓ ；ｓ ｖ ｒ ｌｓｉ ｉ ｌ ｏ ｅ ｃ ｄ ｆｒ ｔ ｎ ｅ ｍａ ｉ ｏ ｏ
Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆ ｒＭ ａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｔ ａ ｆ ｅ Ｇｒ ｉ ｅ ｔｅ ｎ ｔ ｖ ｌｐ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｎ ｆ ｃｕ ｉ ｇ Ｕｌｒ － ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｌ ｄ ＩｓＤｅ ｅｏ ｍ ｎ ｓ ｉ ａ
Ｌ ｕ ｎｌｎ Ｙ ｏＳ ｅ ￣ ｅ， ｉ ｎ ｉ Ｇ ｏＸ ａｂ ｉ ａ ｇ ｇ， ａ ｈｎ ｉ Ｌ ｂｎ， ｕ ｉ ｏ Ｇ ｏ Ｗｅ ｏ
（． ｅｈ ｏ ｇ ｅ ｔ ｆ ｎ ａ ｇＳｅｌ ｏ Ｌｄ， ｎｈ ｎ１４ ０ ， ｉｏ ｉｇ Ｃ ｉａ １ Ｔ ｃ ｎｌ ｙＣ ｎｅ ｏ ｇｎ ｔｅ Ｃ ． ｔ．Ａ ｓａ １ ０ ９ Ｌａ ｎｎ ， ｈｎ ； ｏ ｒ Ａ
２ Ｈ ｅｂｎＩｓｔｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｔ ｉａ， ｉａ ２ ４ ０ ， ｈ ｎ ｏ ｇ Ｃ ｉａ ． ａ ｒｉ ｎｔｕｅ ｆ ｃ ｎ ｌ ａ Ｗｅ ｉＷｅ ｉ ６ ２ ９ Ｓ ａｄ ｎ ， ｈｎ ） ｉ Ｔ ｙ ｇ ｈ ｈ
ｂ ｅ ｙ ｄｓｕ ｓｄ ｉｌ ｒ ｆ ｉｃ ｓｅ ．Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｆｒｍａ ｕａ ｔｒ ｇ ｔ ｅ ｕ ｒ － ｎ ｒ ｉｅ ｔｅ ｔ ｖ ｌｐ ｎ ｓ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｆｃｕ ｎ ｈ ｈ ａ ｆ ｅ ｇａｎ ｄ ｓｅ ｌａ ｏ ｉ ｉ

路， 积累了经验 。
超细 晶 粒 钢 具 有 极 高 的强 度 和 极 高 的 韧 性． 是一 个全 球 性 的研究 大课 题 ， 目前 国内外 尚 处 于实验室 试 验 阶段 。许 多专 家 、 者 大 量 的 学
４
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拉强 度 由 ３ ５ ａ提 高 到 ４０ ａ以上 ， １ＭＰ ９ ＭＰ 屈服 强度 由 ２ ５ ａ提 高 到 ３５ ａ以 上 ， １ＭＰ ４ ＭＰ 含有 台 金元素 的试 硷钢 强 度达 到 性 能要 求 ； 低精 轧 降 温度 有利 于性 能的提 高 ．Ｌ 薄规 格 的试验 钢 ， 车制
个亮 点 。
厂 家 。５年 前 ， 个 厂 在 引 进 德 国 １二 架 微 张 这 力定 径机 时 ， 选 了具 有 生 产 方 矩 管 能 力 的定 首 径机 ． 为后 来 开 发 这 一 品 种 打 下 了基 础 该厂 选择 了 牛 产 难 度 晟 大 的 ２ ０ ６ ｔｒ ｌ０ｎ × ｕ ｎ× ４ ｒｍ ｌｍｍ 人断 面矩 形 管作 为攻 关 目标 ． Ｏ ．首批 方矩 管 试轧成 功后 ， 如定 径 机架配 置 齐全 ， 这个 可 生产 １ ８种 Ｌ 同规 格 的方 矩形 无缝 钢管 不
近在攀钢钢研院进行了第一轮实验 。试验初步 研究了变形诱导铁素体相变对形成超细晶粒组 织的影响 ， 制取了晶粒细化的普终确 定最 佳 的化 学 成 分 及轧 制工 艺 制度 ， 制 成 功 超细 晶 粒钢 开 阔 思 研
以攀钢 生 产 的 Ｑ １ ２ ５普碳 钢 和 ０ １ ２ ５基础 上成 分变 化的低 台 金 钢 作 为 试 验 钢 ， 别 考察 了奥 分 氏体高温段 轧 制及 板坯厚 度 、 同精轧 温度 、 不 道 次压 下量 、 卷取 温度 对 试 验 钢 组织 和性 能 的影 响。试 验 结 果 表 明 ： 验 钢 的 强 度 比 原 来 的 试 ０ １ ２ ５钢和低 台 金钢 的强 度均有 较大 的提 高 ， 抗

微 观 组 织 超 细 化 成 为 可 能 。本 文 主要 是 对 直径 为 ６ １ ～ ０ｍｍ 钢 筋 的 力 学 性 能 和 显 微 组 织 进 行 分 析 ， 为 该 技 术 的推 广 应 用 提 供 参 考 依 据 。
１ 实验 材 料和 方 法
以 ２ Ｍｎ ｉ ０ Ｓ 钢坯 为原料进行 控轧控 冷实验 ， 制备强度 为 ４ ０ＭＰ ０ ａ级的带肋 螺纹钢 筋 ， 主要 化学成分

Ｈ ４ ＭＰ 超 细 晶粒 碳 素 ＲＢ ０ ａ ０ 钢 筋 组 织 性 能
张兴友 李激 光 王 长生 ， ， ， 曾尚武
（ ． 宁 科 技 大学 材料 与冶 金 学 院 ．辽 宁 鞍 山 １ ４ ５ ； ． １辽 １ ０ １ ２ 山东 石 横 特 钢集 团有 限公 司 ， 山东 肥 城 ２１１） ７ ２ ６
产 品进行组织 和力学性 能研究 。
２ 实 验 结 果 和 分 析
２ １ 力 学 性 能 ．
采 用拉伸 实验机实 验测得 的相关力 学数据 如表 １所示 。 由表 １可见 ， 各种 规格 的钢筋 屈服 强度 平
收 稿 日期 ：０ ０ １ ＿Ｏ ２ １ ・ １２ 。
作 者简 介 ： 兴友 （ ９ ４ ） 男 ， 宁 凌源 人 。 张 １８一 ， 辽
势 在 必 行 。采 用 临 界 奥 氏 体 控 轧 控 冷 新 技 术 ， 现 形 变 诱 导 铁 素 体 相 变 是 解 决 该 矛 盾 的 有 效 途 径 ｊ 实 。
该 工艺是 在不添加 任何合 金元素 的基础上 ， 利用轧 机高应变 速率条件 下 的累积变形 作用 ， 过特定 机组 通 的温度控制 ， 综合 利用再结 晶 、 未再 结 晶、 形变诱导铁 素体相 变机制 ， 分别将碳 素钢 和低碳微 合金制 的铁 索体晶粒 尺寸细化 到 ３ Ｉ 和小于 １ｆ 屈服强 度分别 提高 到 ４ ０ＭＰ Ｔ Ｉ 』 ｍ， ０ ａ和 ８ ０ＭＰ ０ ａ以上 ， 棒材 的 使

奥氏体动态再结晶晶粒超细化及其马氏体相变研究的开题报告一、研究背景随着工业的发展，金属材料在机械、航空航天、军事等领域得到广泛应用。

在这些应用中，金属材料的微观结构和力学性能常常会对整个系统产生重要影响。

奥氏体动态再结晶是一种重要的金属微观结构调控技术，能够显著地改善金属材料的机械性能。

然而，在奥氏体动态再结晶过程中，晶粒尺寸的超细化和马氏体相变的问题仍然需要解决。

二、研究内容和意义本文研究奥氏体动态再结晶晶粒超细化及其马氏体相变的问题。

研究内容包括以下三个方面：1、实验研究奥氏体动态再结晶晶粒超细化的机制及其影响因素。

本文将通过改变奥氏体动态再结晶的各种条件（如变形量、变形速率、退火温度等），探讨其对再结晶晶粒尺寸的影响，以及奥氏体动态再结晶超细化晶粒的机制。

2、数值模拟奥氏体动态再结晶晶粒超细化的机制。

本文将运用有限元数值模拟的方法，模拟奥氏体动态再结晶过程中的晶粒生长、再结晶和晶粒尺寸超细化等现象，进一步揭示奥氏体动态再结晶晶粒超细化的机制。

3、研究奥氏体动态再结晶晶粒超细化对马氏体相变的影响。

本文将探究奥氏体动态再结晶晶粒超细化后，马氏体相变的变化规律，并分析奥氏体动态再结晶晶粒超细化对马氏体相变的影响机制，为进一步提高金属材料的力学性能提供理论基础。

三、研究方法本文将采用实验和数值模拟相结合的方法，探讨奥氏体动态再结晶晶粒超细化及其马氏体相变的问题。

具体方法如下：1、实验方面：选择合适的金属材料，利用恒应变速率下力学加载设备，通过改变退火温度、变形量、变形速率等参数，实验得到奥氏体动态再结晶材料的晶粒尺寸及其分布规律。

2、数值模拟方面：首先搭建金属材料的有限元模型，模拟不同加载条件下材料晶粒的生长和再结晶过程，并分析超细化晶粒的机制。

3、数据处理和分析：通过实验和数值模拟数据的处理和分析，得出奥氏体动态再结晶晶粒超细化及其马氏体相变的影响因素和机制。

四、研究的预期成果本文将探讨奥氏体动态再结晶晶粒超细化及其马氏体相变的问题，得出以下预期成果：1、揭示奥氏体动态再结晶晶粒超细化的机制及其影响因素。

钢材晶粒度评级一、引言钢材是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、机械、汽车等各个领域。

钢材的性能直接影响到产品的质量和使用寿命，而钢材晶粒度是决定钢材性能的重要因素之一。

本文将介绍钢材晶粒度评级的相关知识，帮助读者更好地了解钢材的质量和性能。

二、钢材晶粒度的定义钢材晶粒度是指钢材中晶粒的大小和形状。

晶粒是组成钢材的晶体，在钢材的冷却过程中形成。

晶粒的大小和形状会直接影响到钢材的力学性能、冲击韧性和耐腐蚀性能等。

三、钢材晶粒度的评级根据晶粒的大小和形状，钢材的晶粒度可以分为不同的等级。

一般情况下，晶粒越小，钢材的性能越好。

以下是常见的钢材晶粒度评级：1. 超细晶粒超细晶粒是指晶粒尺寸在纳米或亚微米级别的钢材。

这种钢材具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，广泛应用于高强度钢材、航空航天材料等领域。

2. 细晶粒细晶粒是指晶粒尺寸在微米级别的钢材。

这种钢材具有较高的强度和韧性，适用于制造高负荷、高强度的结构件。

3. 中等晶粒中等晶粒是指晶粒尺寸在毫米级别的钢材。

这种钢材具有一定的强度和韧性，广泛应用于建筑、汽车等领域。

4. 粗晶粒粗晶粒是指晶粒尺寸在厘米级别的钢材。

这种钢材的强度和韧性相对较低，一般用于一些低要求的结构件。

四、影响钢材晶粒度的因素钢材晶粒度的形成与多个因素有关，主要包括以下几个方面：1. 冷却速率冷却速率是影响钢材晶粒度的重要因素之一。

快速冷却会使晶粒细化，而慢速冷却则会使晶粒变大。

2. 热处理工艺热处理工艺中的加热和冷却过程也会对钢材晶粒度产生影响。

合理的热处理工艺可以控制钢材的晶粒大小和形状。

3. 合金元素合金元素也是影响钢材晶粒度的重要因素之一。

适量添加某些合金元素可以细化钢材的晶粒。

五、控制钢材晶粒度的方法为了获得理想的钢材晶粒度，可以采取以下措施：1. 优化热处理工艺，控制加热和冷却速度，以实现晶粒细化。

2. 合理选择合金元素的含量和种类，以控制钢材的晶粒大小。

3. 使用先进的制备工艺，如快速凝固技术和等离子熔敷技术等，可以有效地控制钢材的晶粒度。

40CrNiMo钢晶粒超细化工艺研究
学生：xxxxxx
指导教师：xxxxxx
专业：材料科学与工程专业
一.研究内容及意义
对40CrNiMo钢采用循环淬火工艺进行晶粒 超细化处理，并结合不同淬火温度、保温时间 和淬火循环次数对处理过程中奥氏体晶粒尺寸 的影响，分析得出了40CrNiMo钢晶粒细化的最 佳工艺方案。 细化晶粒是钢材的发展趋势，循环热处理 作为一种行之有效的细化晶粒方法，研究此工 艺下材料的组织和性能的变化，有助于我们了 解钢在热处理过程中的转变规律，这一课题对 40CrNiMo钢制品的性能的提高有着重要的意义。
A12 840℃×14min+油淬+4次400×
A13 840℃×14min+油淬+5次400×
A14 860℃×10min+油淬+3次400×
A15 860℃×12min+油淬+4次400×
A16 860℃×14min+油淬+5次400×
通过对比奥氏体晶粒，可以清晰地发现，晶粒粗细的 变化现象和晶粒细化的均匀性的变化。
4.2 通过快速循环淬火处理后得到的马氏体组织如下所示：
原始组织
A0 850℃×12min+随炉冷400×
A1 820℃×10min+油淬+3次 400×
A2 820℃×10min+油淬+4次 400×
A3 820℃×10min+油淬+5次
400×
A4 820℃×12min+油淬+4次 400×
A5 820℃×14min+油淬+4次
400×
A6 820℃×14min+油淬+5次

内极限荷载对长细比值并不敏感14　结论(1)钢管混凝土视为统一材料的变形模量选择较为合理,基本能真实反映钢管混凝土临界状态下的受力状况1(2)此次试验中钢管混凝土试件的破坏均属于非弹性失稳破坏1(3)试验测定的临界荷载并没有随着长细比的增加有明显的减小,说明本试验长细比范围内极限荷载对长细比值并不敏感1参考文献:[1]　钟善桐1钢管混凝土结构研究新动向[J ]1哈尔滨建筑工程学院学报,1990,(1):352471[2]　Hajjar J F ,G ourley B C.A cy clic n on linear m odel for con 2crete 2filled tubes cross 2section s tren gth[J ]1Journal of Stuc 2tural Eng ineering ,ASCE ,1997,122(11):132721336.[3]　S ch neider S P.A x ially loaded con crete 2filled s teel tu bes [J ]1Jou r 2nal o f S tructural E ng ineerin g ,A SCE,1998,124(10):1125211381[4]　H ajjar J F ,G ou rley B C.A cy clic n on lin ear m od el for con crete 2filled tub es.II ,V eri ficati on[J ]1Jou ran al o f s tru ctu ral E n g in eerin g ,A S CE ,1997,123(6):7452754.[5]　CECS28:90,钢管混凝土结构设计与施工规程[S]1知识窗不断优化工艺　提高产品质量(二)———大力发展新一代超细晶粒高强度棒材 二是该生产线采用控制轧制与控制冷却技术1轧制后的快速冷却使轧件能获得超细晶粒的显微组织,提高钢材的综合力学性能1为了控制轧制过程中的轧件温升,该生产线的轧机没有沿用传统连轧机布置形式,而是采取了粗轧6机架、中轧8机架、精轧4机架的形式,减少了精轧的变形道次1大规格钢筋采取部分中轧机架空过,将变形道次后移至精轧机架以后,经过设置在中轧和精轧间的控轧冷却段后进入精轧,保证钢筋的低温变形程度1三是该生产线采用切分轧制技术,减少了轧机机架数,减少了投资,提高了产品产量1直径12mm 、直径14mm 带肋钢筋采用3线切分轧制,直径16mm 、直径18mm 带肋钢筋采用2线切分轧制1该生产线的加热炉选用推钢蓄热式加热炉,其装配有先进的汽化冷却技术,燃料为高炉煤气,可以收到节约能源、降低污染的效果1此外,加热炉还采用计算机集散控制,保证钢坯的加热质量和开轧温度1四是该生产线由粗轧和精轧共18架轧机形成全连轧1粗中轧为平立二辊闭口式轧机呈平立交替布置,精轧的16机架、18机架平立可转短应力线轧机,可适应切分轧制的要求1五是该生产线轧机按低温轧制进行选型,可有效满足低温控轧的要求1轧机采用计算机二级控制,实现微张力和无张力全连续轧制1该控制系统从上料开始即对坯料进行全线自动跟踪,实现炉批号的自动化管理1该生产线在精轧机组前还设置了控轧冷却装置,控制中间轧件温度以实施控制轧制,改善奥氏体组织形态1该控轧冷却装置由2条水冷线和1条辊道安装在同一小车上组成,并配置了中间辊道,可以根据不同的中间坯规格采用不同规格的中间冷却器1六是该生产线精轧机组之后设置了轧后控冷装置1该装置由3条水冷线和1条辊道安装在同一小车上组成,辊道用于将不控冷产品送至冷床1其中,水冷线总长达18m ,钢筋的终极温度采用闭环控制,以冷却不同规格的产品1当生产控轧控冷超细晶粒HR B400级螺纹钢时,成品需要经过轧后快速冷却装置进行冷却1冷却器分三线,根据不同规格和是否切分选用不同规格和数量的冷却线1该生产线生产的HR B400和20MnS i 钢筋的延伸率全部高于1615%,其中9611%的钢筋延伸率大于等于1715%;Q235钢H RB335钢筋的延伸率全部大于等于17%1与常规热轧生产工艺相比,钢筋的延伸性能偏低,主要原因是钢筋的强度提高,但夹杂物仍然粗大1企业要改善高强度超细晶粒钢筋的组织和性能,还需要进一步优化控轧控冷生产工艺1摘录自《中国冶金报》66(8)782闻　洋等:钢管混凝土轴压中长柱承载力研究200-04-0。

文 章 编 号 ：６ ３５ ０ （０ ７ ０ －１５０ １７ － ５ ２ ０ ）２０ ５ －８ ０
业
业
业
；综 ：鬃 钚 ｌ Ⅺ 述
带 带 举
面 向高性能结构材料 的超细 晶粒钢 研究现及发 展方 向
雷 毅 许 晓锋 ， ，余圣 甫 ，刘志义
（． １ 中国石油大 学 机 电工程 学院 ， 山东 东营 ２ ７６ ； ． 中科技 大学 材料科 学与工程 学院 ， ５０１ ２ 华 湖北 武汉 ４ ０ ７ ； ３ ０ ４ ３ 中南大学 材料科 学与Ｘ 程 学院， ． － 湖南 长 沙 ４ ０ ８ ） １０ ３
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２０ ０ ７年 第 ３ １卷 第 ２期
中国石油大学学报（自然科 学版）
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｉａＵｎｖｒｉ ｆ ｅｒｌｕ ｏ ｒａ ｆＣｈｎ ｉｅｓ ｙｏ ｔ ｅ ｍ ｔ Ｐ ｏ
Ｖｏ ． Ｎｏ ２ １ ３１ ．
Ａｐ ． ０ ７ ｒ２ ０
摘要 ： 实现传统钢铁材料性 能的全面升级符合社会可持续发展 战略 ， 织超细化 是 同时提 高钢铁 材料强度 和韧性 的 组 最佳强化机 制。大量研究成果表 明 ， 过不 同 的晶粒 细化工 艺可 使钢 铁材料 组织 细化 到微 米级 、 微米 级和 纳米 通 亚 级， 使得传统钢铁材料 的综合 力学性 能得 到 大幅度 提高 。但 目前 困扰 超细 晶粒 钢 的焊接技 术 尚未得 到彻底 解决 。 现 阶段 易于工业化 晶粒超细化处理工艺所制备 的超 细 晶粒 钢 ， 其焊接 问题 主要表 现为焊 接热影 响 区（ Ａ ） 在不 Ｈ Ｚ存 同程度 的脆化 和局部软化现象 ， 严重 影响了焊接 接头 与母材性 能 的匹配 。基 于氧化 物夹 杂诱 导形 核 的晶 内针状 铁 素体组织强度 高、 韧性好 ， 具有 很强的 自身细化 能力 ， 通过 氧化 物冶金技 术获得 具有 大量有 益微夹 杂物 的超细 晶粒 钢有望解决其焊 接性 问题 。深入研究钢材基体 中超细夹杂物形 成与作用机理和焊接 ＨＡ Ｚ晶 内针状铁素体 的形 成规 律及影 响因素 ， 制备焊接性能 良好 的超细晶粒钢是新一代超级钢材料研究 的重 要发展方向 。 关键词 ： 超细晶粒钢 ； 织超细化 ； 组 焊接技术 ； 氧化物冶金 ； 超细夹杂物 ；针状铁素体

别简单介绍 了鞍钢 、 ． 本钢 、 攀钢和宝钢中超细晶粒钢的 生产 工艺及应用情况。 曩 关键 词 ： 超细晶粒钢 ； 强化方式； 低温大变形 ； 生产工艺； 应用
中图 分 类号 ：Ｇ ５． Ｔ ４７ １
文 献标 识 码 ： Ｃ
文章编 号 ：０１２０（ ０）１９３＿５ １０－３３ ０７１－０２ｏ ２ ４
Ｕ
刖 旨
１ 钢 铁 材 料 强 化 方 式 的 发 展 历 程
钢 铁 材 料 的 强 韧 化 历 史 可 分 为 以下 几 个 阶 段 ：
新 一 代钢 铁 材料 是超 细 晶粒 、 洁净 度 、 均 超 高 匀性 、 价 比更 加合 理 的钢 种 ， 强度 和 寿命 较 原 性 其 同类钢 种均提 高 １ 。 细 晶粒 钢 的制 备就是 其 中 倍 超 的一项研究 。０ ４年之前 ， ２ｏ 在该项研究 中， 日本 、 以 韩 国、 中国为 代表 的东亚 居世 界 领先 水 平 ， 究 和学 研 术交 流也最 为活跃 。 在实 际轧 机上 生产 的超 细 晶粒
Ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｎ Ｂａ ｓ ａ ｔｅ ｏ ａ ｙｗｅ ｅ ｓ ｌ ｌ ｓｒ ｔｄ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ ｏ ａ ｙ ａ ｄ ｉ ｏ ｈ ｎ Ｓｅ ｌＣ ｍｐ ｎ ｒ ｉ ｙ ｉ ｕ ｔａｅ ｅ ｐ ｃｉ ｌ ． ｍｐ ｌ ｖ
Ｋｅ ｒ ｓ ｕｔ ｆ ｅ ｒｉｅ（Ｆ ） ｔ ｌ；ａｓ ｆ ｔ ｎ ｔ ｎ ｌ ｍ ｅａ ｒ ｒｅｄｆｒ ａ ｏ ；ｒ ｕｉｇｔ ｈ ｏ ｇｅ；ｐ ｌ ａｏ ｓ ｙｗｏｄ ：ｌａ ｎ— ａ ｄＵ Ｇ ｓ ｅ ｗ ｙ ｒ ｇ ｅ ； ｗ ｔ ｐ ｒｔ ｅｌ ｇ ｅｏｍ ｔ ｎｐｏ ｃｎ ｃｎ ｌ ｉｓａ ｐ ｃｔｎ ｒｉ ｇ ｎ ｅｓ ｏ ｓｅ ｈ ｏ ｅ ｕ ａ ｉ ｄ ｅ ｏ ｉ ｉ

超细晶粒钢焊接性分析1．超细晶粒钢随着现代工业和科学技术的发展, 建筑、机械、汽车、铁路、船舶、海洋等各行业对钢铁材料的性能提出了越来越高的要求。

大量研究表明晶粒细化处理是能够同时提高材料强度和韧性的最佳强化机制。

自20世纪90年代以来,世界各主要钢产国相继开展了新一代钢铁材料的研究工作。

其中,以日本的“超级钢铁材料” 研究计划、中国的“新一代钢铁材料重大基础研究”和韩国的“ 21 世纪高性能结构钢”研究最为引人瞩目。

通过各种先进的材料制备技术把钢铁材料的组织细化到了微米级、亚微米级, 甚至纳米级,大幅度提高了钢铁材料的强度和韧性。

材料从传统的细晶细化到l um , 其强度可提高一倍以上, 并使钢的韧脆转变温度下降到-20℃以下, 显著改善钢的韧性。

新一代钢铁材料的主要特征表现为超细晶粒尺寸、高洁净度和高均匀性, 其强度和寿命比原同类钢种提高一倍, 是应用前景广泛的结构材料。

作为结构材料, 其焊接性的好坏是评价钢材使用性能的主要指标之一。

微米级超细晶粒钢是现阶段最接近实际生产和应用的结构材料, 对其焊接性的研究已成为热点问题之一。

2. 焊接性研究2.1 微米级超细晶粒钢的特点超细晶粒钢与同等强度的传统钢相比, 其强化手段不是通过增加碳含量和合金元素含量, 而是通过晶粒细化、相变强化、析出强化等相结合的方法来达到提高强韧性的目的。

为了获得超细晶粒钢, 目前已经发展了多种晶粒超细化处理工艺，主要有冶金处理细化、形变诱导铁素体相变细化、热处理细化、磁场或电场处理细化和新型热机械控制轧制(TMCP )技术细化等。

2.2 HAZ组织性能在新一代微合金高强高韧钢中,研究400 MPa和800 MPa两种强度级别的超细晶粒钢,400 MPa级细晶钢是指在普通Q235钢的基础上进行细化晶粒和纯净化处理,使其强度提高一倍,寿命增加一倍的新一代钢铁材料。

400 MPa级细晶钢焊接时,薄弱环节出现在HAZ,因细晶粒本身已使得晶粒长大驱动力很大(驱动力与晶粒尺寸成反比),又因400MPa的细晶钢中没有或含有极少碳、氮化物形成元素,所以其焊接热影响区有严重的晶粒长大倾向,粗大的晶粒将损害HAZ的性能,晶粒较粗大时,强度和韧性会随之下降。

Welding Technology Vol．42 No．3 Mar. 2013 文 章 编 号 ：1002－025X(2013)03-0031-04
·焊接设备与材料· 31
稀 土 元 素 对 SnAgCu 系 无 铅 钎 料 合 金 组 织 与 性 能 的 影 响
潘君益 1，2， 金 霞1，2， 沈艳兰 3
1 试验材料与方法
试验材料的化学成分见表 1， 试验工艺参数见表 2。
表 1 化学材料成分 （质量分数） （%）
母材
执行标准 C Si Mn P S
Cu
Cr
S355J2+N EN 10025-2 0.20 0.55 1.60 0.025 0.025 0.55
—
S355J2W+N EN 10025-5 0.19 0.55 0.45~1.60 0.035 0.035 0.20~0.60 0.35~0.85
收稿日期： 2012-11-01 基金项目： 浙江省科技计划重点实验室专项项目 （2011F10050）
提高抗拉强度和抗蠕变性， 但是对熔点的影响不大。 张亮[9]等发现 Ce 可以 细 化 焊 点 的 内 部 组 织 ， 降 低 合 金间化合物层的厚度。 袁宜耀[10]等人研究了微量稀土 对钎料/Cu 界面组织的影响， 发现稀土的加入可减少
0 前言
目前， 改善该系钎料性能的主要技术手段是利 用多元微合金化效应[5]， 有大量文献报道了 Ti， Mn，
锡铅钎料成本低 廉 、 熔 点 低 、 良 好 的 导 电 性 及 Fe， Ni， Co 等元素有利于细化 SnAgCu 系 钎 料 微 观
导热性和焊接性使其在电子行业中一直占据重要地 位， 但是铅的长期使用加重了对人们生活环境的污

Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ｇ ａｎ，ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｅ ｌ ，ｕ ｔａ ｉ ｉ ｇ ｒｉ ｒ ｎ ｔ ｅｓ ｌｒ ｆ ｎ ｏ ｎ
０ 引言
钢 铁作 为 国民经济 发展 的支柱 材 时代 赋 予 材 料科 学工 作 者 们 的历 史 使
个 方 面 ： 是 继 续 深 入 讨 论 和 探 索 晶 粒 超 细 化 机 理 以及 超 细 晶 粒 材 料 结 构 与 性 能 的 关 系 ； 是 开 发 适 宜 于 工 业 化 生 一 二
产 的钢 铁 晶 粒超 细 化技 术 。 关 键 词 晶粒 钢铁 超细化
Ｇｒ ｉ ｔ ａ ｒ ｆｎｅ ｅ ｔ ａ ｔ ｖ ｌ ｐ ｅ ｎ Ｓｔ ｅ ｓ ａ ｎ Ｕｌｒ － ｅ ｉ ｍ ｎ ｎｄ Ｉ ｓ Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｎｔｉ ｅ ｌ
命。
注的焦点。随着现代工业科技 的发展 ， 建筑高层化、 大跨度
桥 梁 、 型节能 汽 车 以及 高 速铁 路 等 都 对 钢 铁 材 料 的 强 度 、 轻
１ 钢 铁 晶 粒 细 化 方 法
晶粒 细化 可 以在 提 高 材料 强 度 的 同时 改 善 或 不 降 低 其
韧性 ， 为控 制材 料组 织结 构最 重要 、 基本 的方 法 ， 究并 成 最 研 生产 细 晶钢 、 超细 晶钢 是 ２ １世 纪 钢 铁 工业 的 发展 方 向 。 目 前实 现钢铁 材料 晶粒 细 化 的方 法 主要 有 ： 金 处 理 细 化 、 冶 形
ｉ ｔ ｆｏ ｄ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｕ ｄ ｌ ｅ ｆ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｈ ｅ ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｅ ｌｍａ ｅ ｉ ｌ． Ｉ Ｓ ｓ ｏ ａ ｆ ｒ ｈ ｏ ｅ ｉ ｉ ｅ ｉ ｏ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｔ ｅ ｎ ｗ ｅ ｅ ａ ｉ ｒ ｎ ｔ ｅ ｔ ｒａｓ ｔ ａ ｇ ｎ ｏ ｏ

超细晶粒钢制备技术1、名词解释：超细晶粒钢(Ultrafine—Grained Steel，简称UFG钢，目标粒径约1um)作为21世纪的代表性先进高性能金属结构材料，其强化思路具有鲜明的特点，即通过晶粒的超细化同时实现强韧化，完全不同于传统的以合金元素添加及热处理为主要手法的强化思路。

其优点在于：能同时实现强韧化；可尽量少用合金元素降低碳当量、改善焊接性，并利于循环利用以降低对环境的损害。

超细晶粒钢与同等强度的传统钢相比，其化学成分的主要特点是碳含量低，这有利于提高其焊接性，因此其强化手段不是通过增加碳含量和合金元素含量，而是通过晶粒细化、相变强化、析出强化等相结合的方法来达到提高强韧化的目的。

晶粒细化(包括变形细化和相变细化)是唯一能够同时提高钢强度和韧性的方法。

超细晶粒钢与同等强度的传统钢相比，其化学成分的主要特点是碳含量低，这有利于提高其焊接性，因此其强化手段不是通过增加碳含量和合金元素含量，而是通过晶粒细化、相变强化、析出强化等相结合的方法来达到提高强韧化的目的。

晶粒细化(包括变形细化和相变细化)是唯一能够同时提高钢强度和韧性的方法，因而成为超细晶粒钢最佳的强化机制。

利用第二相粒子析出的沉淀强化是超细晶粒钢采用的另一种强化机制，高温时在奥氏体内形成的粒子虽然对控制晶粒长大有效，但不会造成强化，强化粒子是低温时在奥氏体或铁素体内形成的，位错与亚结构强化也是一种有效的强化方式。

2、分类：传统钢中，晶粒尺寸在100μm以下就称为细晶粒钢，即传统细晶粒钢。

随着冶金技术和生产工艺的不断进步，细晶的尺寸不断缩小，甚至达到了微米、亚微米。

本文提到的超细晶粒钢不包括传统细晶钢。

按超细晶粒钢发展进程和其尺寸大小，可分为以下几类：(1)TMCP钢控轧后立即加速冷却所制造的钢，称为TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)钢。

利用TMCP工艺在实验室中，晶粒尺寸可达到几个微米，但在实际工业生产中，所得钢的晶粒尺寸小于50μm，最小可达10μm。

超细晶粒钢制备技术1、名词解释：超细晶粒钢(Ultrafine—Grained Steel，简称UFG钢，目标粒径约1um)作为21世纪的代表性先进高性能金属结构材料，其强化思路具有鲜明的特点，即通过晶粒的超细化同时实现强韧化，完全不同于传统的以合金元素添加及热处理为主要手法的强化思路。

其优点在于：能同时实现强韧化；可尽量少用合金元素降低碳当量、改善焊接性，并利于循环利用以降低对环境的损害。

超细晶粒钢与同等强度的传统钢相比，其化学成分的主要特点是碳含量低，这有利于提高其焊接性，因此其强化手段不是通过增加碳含量和合金元素含量，而是通过晶粒细化、相变强化、析出强化等相结合的方法来达到提高强韧化的目的。

晶粒细化(包括变形细化和相变细化)是唯一能够同时提高钢强度和韧性的方法。

超细晶粒钢与同等强度的传统钢相比，其化学成分的主要特点是碳含量低，这有利于提高其焊接性，因此其强化手段不是通过增加碳含量和合金元素含量，而是通过晶粒细化、相变强化、析出强化等相结合的方法来达到提高强韧化的目的。

晶粒细化(包括变形细化和相变细化)是唯一能够同时提高钢强度和韧性的方法，因而成为超细晶粒钢最佳的强化机制。

利用第二相粒子析出的沉淀强化是超细晶粒钢采用的另一种强化机制，高温时在奥氏体内形成的粒子虽然对控制晶粒长大有效，但不会造成强化，强化粒子是低温时在奥氏体或铁素体内形成的，位错与亚结构强化也是一种有效的强化方式。

2、分类：传统钢中，晶粒尺寸在100μm以下就称为细晶粒钢，即传统细晶粒钢。

随着冶金技术和生产工艺的不断进步，细晶的尺寸不断缩小，甚至达到了微米、亚微米。

本文提到的超细晶粒钢不包括传统细晶钢。

按超细晶粒钢发展进程和其尺寸大小，可分为以下几类：(1)TMCP钢控轧后立即加速冷却所制造的钢，称为TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)钢。

利用TMCP工艺在实验室中，晶粒尺寸可达到几个微米，但在实际工业生产中，所得钢的晶粒尺寸小于50μm，最小可达10μm。

循环热处理超细化38CrSi钢晶生产经营性摘要：38CrSi钢具有优异的强度和耐磨性能，广泛应用于机械加工和制造过程中。

为了进一步提高该钢的性能，并满足市场需求，本研究采用了循环热处理技术超细化晶粒。

经过不断调整参数，最终获得了较好的成果。

在正常生产经营中，该技术可以被广泛应用，并有望带来效益的提高。

关键词：38CrSi钢；循环热处理；超细化晶粒；生产经营性；效益正文：一、引言38CrSi钢是一种高强度、高耐磨性钢，适用于轴承和高负载工具中。

当前，市场对这种钢的需求越来越大，因此，钢铁制造商希望寻找新的工艺来提高其品质和价格竞争力。

近年来，超细晶粒制备技术得到了广泛的关注，它可以大幅提高钢材的强度和延展性。

因此，使用该技术可以有效改善38CrSi钢的性能，提高市场竞争力。

二、超细晶粒技术的原理超细晶粒技术是通过连续热处理来控制晶粒尺寸的方法。

热处理过程中，经过合适的退火、冷却、等温化和再退火等步骤，可以控制晶粒的大小和分布。

一个高温退火和一个低温退火被称为一个循环，几个不同的循环可以应用于制备超细晶粒，晶粒尺寸通常小于1微米。

三、循环热处理超细化38CrSi钢晶制备本研究采用循环热处理技术超细化38CrSi钢晶。

在生产经营实践中，掌握合理的循环次数和温度是制备超细晶粒的重要因素。

通过多次实验，确定了合适的铸坯温度、第一循环退火温度、冷却速度、第二循环退火温度和等温化时间。

最终获得的晶体尺寸位于0.5微米以下，且分布较为均匀。

四、生产和经营效益本方法可以在生产经营中得到广泛应用，在38CrSi钢的生产中实现超细晶粒制备，这将大大提高了这种钢的性能和价格竞争力。

此外，该技术基本上没有增加生产成本，因此在经营层面也会产生实际效益。

五、结论本研究使用循环热处理技术超细化38CrSi钢晶，最终获得了优良的成果。

在生产经营中，该技术可以被广泛应用，并有望带来效益的提高。

六、优点和局限性超细化晶粒技术可以有效提高钢材的强度和韧性，在提高产品质量的同时，可以减少材料的使用量，从而降低产品成本。

第19卷第6期2007年6月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel ResearchVol.19,No.6　J une 2007作者简介:王国承(19772),男,博士生; E 2m ail :Wang_guocheng @ ; 修订日期:2006201212超细第二相粒子强化钢铁材料的研究进展王国承1,　王铁明2,　尚德礼3,　方克明1(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083;　2.承德钢铁公司技术中心,河北承德067002;3.鞍山钢铁集团公司技术中心,辽宁鞍山114001)摘　要:综述了钢中有关第二相粒子的研究进展情况,分析了第二相粒子对钢强韧性能的影响及第二相粒子细化钢晶粒的基本理论,概括了获得超细第二相粒子的基本方法,指出了存在的问题并提出了获得超细第二相粒子的新思路。

关键词:钢;第二相粒子;强韧化中图分类号:T G 11311 文献标识码:A 文章编号:100120963(2007)0620005204Progress of Strengthened Steel With Superf ine Second Phase ParticleWAN G Guo 2cheng 1,　WAN G Tie 2ming 2,　SHAN G De 2li 3,　FAN G Ke 2ming 1(1.School of Metallurgical and Ecological Engineering ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China ;2.Technical Center ,Chengde Iron and Steel Company ,Chengde 067002,Hebei ,China ;3.Technical Center ,Anshan Iron and Steel Group Company ,Anshan 114001,Liaoning ,China )Abstract :Research progress of second phase particle in steel was summarized.The effect of second phase particle on strength and toughness of steel was discussed ,the grain refining of steel caused by second phase particle was analyzed ,and the way of forming superfine particle was generalized.The problems of forming superfine particle were given and a new idea of obtaining superfine second phase particle was suggested.K ey w ords :steel ;second phase particle ;strengthening and toughening 超细晶、高洁净以及均匀性是新一代钢铁材料的基本特征,从而达到强度及寿命翻番的目标。