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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。
大变形异步-同步轧制超细晶TWIP钢的组织及变形性行为张道达;付斌;孙衍乐;尧登灿;付立铭;单爱党【摘要】The ultrafine-grained(UFG) high-Mn austenitic steels were successfully produced by the method of severely asymmetric rolling(ASR) and symmetric rolling(SR) and the subsequent annealing treatment.The effect of annealing on microstructure and mechanical properties of the produced steel was investigated.The results showed that the fully recrystallized UFG TWIP steel with the average grain size of the 600 nm was obtained when the ASR-SRed steel was anneal ed at 700 ℃.After heavily cold ASR-SR processing,the ultimate tensile strength(UTS) of the steel was increased from 677MPa to 1 591 MPa.With the subsequent annealing temperatures increasing,the strength was decreased and the elongation was increased.Specially,the heavily ASR-SRed TWIP steel when annealed at 600 ℃ was partially recrystallized and its yield strength,UTS and elongation were 980 MPa,1 126 MPa and 32.6％,respectively.The produced UFG steels exhibit very high strain hardening,which is mainly attributed to the partially recrystallization of the nanostructures and the relatively lower stacking fault energy of the high-Mn TWIP steel.%通过大变形异步-同步轧制及随后的退火处理,成功制备了超细晶高锰TWIP钢,并详细研究了不同退火温度对大变形TWIP钢的组织和性能的影响机理,结果表明:大变形轧制材料经700℃退火后,组织发生完全再结晶,获得了稳定的晶粒尺寸小于600nm的超细晶TWIP钢.经大变形轧制TWIP钢的抗拉强度从677MPa提高到了1591MPa,随着退火温度的升高,材料的强度降低,塑性增加;大变形纳米组织TWIP钢在600℃退火后,组织为部分再结晶状态,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到了980MPa、1126MPa和32.6％.退火处理后的超细晶TWIP钢呈现出较高的应变硬化能力.优异的综合力学性能主要归因于大变形轧制后的纳米组织的部分回复再结晶和高锰TWIP钢相对较低的层错能.【期刊名称】《南昌大学学报（理科版）》【年(卷),期】2017(041)004【总页数】7页(P368-373,382)【关键词】超细晶TWIP钢;高锰奥氏体钢;异步轧制;同步轧制【作者】张道达;付斌;孙衍乐;尧登灿;付立铭;单爱党【作者单位】江西省机械科学研究所,江西南昌 330002;上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240;上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240;江西省机械科学研究所,江西南昌 330002;上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240;上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TG335.1近20年，具有较低层错能的高锰奥氏体孪晶诱发塑性(TWIP：TWinning Induced Plasticity)钢，由于其同时兼具优良的塑性和较高的强度及其独特的变形方式，受到材料学者的极大关注[1-3]。
第四章细晶钢及超细晶钢及其生产技术钢铁材料作为人类使用的最传统和最主要的结构材料，其经济性和性能多样性的结合是目前任何一类工程材料难以媲美的，并在今后相当长的时间内仍将发挥主导作用。
但也应该看到，钢铁材料的生产正面临着能源、资源和环境问题的巨大压力，同时也面临着其它材料的激烈竞争。
因此，从上世纪末开始，世界上许多国家（如日本、韩国、中国、欧盟等）陆续启动了旨在大幅度提高钢材的强韧性和使用寿命的大型科研项目，掀起了新一轮钢铁材料研究的热潮[1-3]。
我国于1999年正式启动了“新一代钢铁材料的重大基础研究”项目，其主要目标是保证生产经济性的前提下，使钢材的强度和韧性提高一倍，或强度、韧性没有明显增加，但其使用寿命提高一倍[1]。
提高材料强度的方法有多种，但晶粒细化是唯一既能提高强度又能改善韧性的方法，其它方法均会损害韧性。
因此，超细晶组织应是新一代钢最主要的特征。
根据Hall-Petch关系，低碳碳素钢的屈服强度从目前的200MPa级提高到400MPa级，其铁素体晶粒尺寸应细化至3-5μm；而对于低合金钢和微合金钢，其屈服强度从目前的400MPa级提高到800MPa级，铁素体晶粒应细化至1μm或更小。
这是新一代钢所追求的目标[1]。
自上世纪六十年代以来，人们一直致力于钢材晶粒细化的研究和开发工作，先后开发出未再结晶控轧（传统控轧）、再结晶控轧以及控制冷却等晶粒细化工艺，并在实际中得以广泛应用[4]。
但是，运用上述工艺获得的铁素体最小晶粒尺寸，对于碳素钢为10μm，而对于微合金钢为4~5μm，其屈服强度分别在200~300MPa级和400~500MPa级[4]。
自上世纪九十年代开始，一些新的晶粒细化方法又相继问世，如超大塑性变形、极限热机械加工等[34, 39-48]，铁素体晶粒可细化至亚微米甚至纳米级，材料的强度大幅度提高。
但是，这些方法目前仅能在实验室中实现，而且制备出的材料尺寸小，成本高，不符合我国新一代钢低成本、大规模生产的要求。
新型汽车覆盖件钢板性能研究
张钧萍;方刚;路洪洲;金磊;关建东;郭爱民
【期刊名称】《汽车工艺与材料》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】UF340作为一种新型超细晶高强钢,在汽车外覆盖件的应用上具有替代HC180BD的潜力,研究了UF340力学性能和成形性能。
结果表明,在塑性、加工硬化指数和各向异性方面,UF340与HC180BD具有相似的力学性能,与HC180BD相比UF340没有明显的烘烤硬化性,2种材料的成形性能基本一致。
通过Keeler模型计算获得UF340的成形极限曲线与成形试验结果存在一定差异,采用线性分段拟合方式获得的成形极限图与试验结果吻合度更高,采用该方法获得的成形极限曲线可为新材料的成形应用提供参考。
【总页数】5页(P1-5)
【作者】张钧萍;方刚;路洪洲;金磊;关建东;郭爱民
【作者单位】中国汽车工程研究院股份有限公司;中信金属宁波能源有限公司;北京首钢股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U465.11
【相关文献】
1.钢板-泡沫铝-钢板新型复合结构降低爆炸冲击波性能研究
2.防屈曲支撑-RC框架新型开孔钢板剪力键连接节点抗震性能研究
3.新型外包波纹钢板-混凝土组合梁负
弯矩受力性能研究4.新型钢板组合剪力墙力学性能研究5.新型钢板螺栓连接装配式混凝土剪力墙受力性能试验研究
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超细晶铁素体钢的强度范建文1,刘清友2,侯豁然2,陈红桔2,董 瀚2(11首钢集团总公司,北京 100041;21钢铁研究总院,北京 100081)摘要:采用不同热处理制度和冷轧大变形以及快速热处理的方法获得了晶粒尺寸范围在(92～6)μm 的铁素体组织。
采用不同工艺热轧获得了晶粒尺寸在(10～1)μm 的铁素体组织。
采用室温拉伸试验测定了这两种材料的强度,研究了它们在超细晶条件下的细晶强化规律。
结果表明,在超细晶条件下,霍尔2佩奇(H 2P )关系的斜率系数k y 将下降而截距σ0上升。
同时对此进行了初步的分析。
关键词:高强度低合金钢;超细晶铁素体;霍尔2佩奇关系中图分类号:TG 11311,TG 113125 文献标识码:A 文章编号:025426051(2003)0720005206The Strength of U ltra 2f ine G rained Ferrite SteelFAN Jian 2wen 1,L IU Qing 2you 2,HOU Huo 2ran 2,CHEN Hong 2ju 2,DON G Han 2(11Shougang Group Corporation ,Beijing 100041,China ;21Central Iron &Steel Research Institute ,Beijing 100081,China )Abstract :Ferrite with the grain size at the range of (92～6)μm has been obtained by the way of different heat treatment processes and severe deformation at the ambient temperature followed by the rapid heat treatment.Fer 2rite in the HSLA (high strength low alloyed )steel with the grain size at the range of (10～1)μm has also been achieved by the way of hot rolling processes including the deformation induced ferrite transformation (DIF T ).The tensile tests were performed to study the strength of ultra 2fine grained ferrite.The results show that with the fer 2rite refinement ,k y ,the slope of H 2P relationship ,will decrease while σ0,the intercept of the H 2P ,will increase.Furthermore ,the initial analysis about this has been made.K ey w ords :HSLA steel ;ultra 2fine grain ferrite ;Hall 2Petch relationship作者简介:范建文(1970110—),男,山西太原人,高级工程师,工学博士,主要从事组织超细晶化低碳低合金钢、微合金化控轧控冷技术的开发及冷挤压及轧制过程数值模拟工作,发表论文10篇。
1. 金属亚微米晶材料的制备方法材料的组织细化是一种可以同时提高材料强度和塑性的有效手段。
传统的细化处理工艺，如添加晶粒细化剂或者采用热机械处理等，可在一定程度上有效细化晶粒，成功地将晶粒细化到～10μm的数量级。
但很难将晶粒细化到～5μm以下。
于是人们采用了新的工艺方法，如以制取超细粉末为基础的粉末法(又分为物理沉积法及机械合金法)、快速凝固法和强塑性变形法等，并且获得了超细晶组织。
材料的制备工艺和过程对材料的微观组织和性能具有重要影响，因此晶粒超细化技术是一个很重要的关键课题，直接影响到材料的物理和机械性能。
一般有两种途径获得超细晶甚至纳米晶：一是粉碎法，即通过机械作用将粗大颗粒逐步破碎，细化晶粒；另一种是造粉法，即利用原子、分子或离子通过形核和长大两个阶段获得。
按物料状态有气相法(惰性气体冷凝法，活性氢-熔融金属反应法，溅射法，混合等离子体法，爆炸丝法)、液相法(化学热解，电沉积法，落管技术，快速凝固)和固相法。
固相法主要包括高能机械球磨、非晶晶化法、高压下高温固相淬火法以及强塑性变形法等。
气相法和高能机械球磨在制备超微粉时粉末很容易受到污染，在随后的固化烧结过程中，固化密度偏低，往往导致存在着大量残余孔隙，从而影响了材料的性能。
快速凝固法由于对冷却速度和散热条件的要求极高，导致工艺过程复杂、成本较高。
非晶晶化法受到合金非晶形成能力大小的影响，只局限于部分合金。
而强烈塑性变形法能够制备无残余孔隙、界面清洁的各种大块超细晶材料，被认为是最有希望实现大批量工业化生产的有效途径之一。
强塑性变形的主要方法有高压扭曲变形法(High Pressure and Torsion，HPT)、多次锻压法(Multiple Forging，MF )、循环挤压-墩粗法(Cylic Extrusion-Compression，CEC)、等径弯曲通道变形法(Equal Channel AngularPressing，ECAP )、累积轧制-复合法(Accumulative Roll Bonding，ARB)、反复折皱-压直法(Repetitive Corrugation and Straightening，RCS )等。
