新日鐵住金著手開發(fā)通過有效利用輕元素，將稀有元素添加量控制到10%以下的高碳鋼，近期，實(shí)驗(yàn)室階段的高碳鋼達(dá)到了兼具1.5GPa抗拉強(qiáng)度和15%延伸率的綜合性能水平。
日前在日本召開的新結(jié)構(gòu)材料技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)（ISMA）成果報(bào)告會(huì)上，新日鐵住金技術(shù)開發(fā)研究所基礎(chǔ)冶金學(xué)研究部人員作了相關(guān)報(bào)告。這是ISMA推進(jìn)研發(fā)革新鋼板的環(huán)節(jié)之一，該項(xiàng)目以新日鐵住金為首，聯(lián)合日本東北大學(xué)、北海道大學(xué)、山形大學(xué)、靜岡大學(xué)、綜合科學(xué)研究機(jī)構(gòu)東海事業(yè)中心等組成研發(fā)團(tuán)隊(duì)，通過有效利用碳和價(jià)格低但不易作為鋼鐵材料使用的輕元素，研究開發(fā)既能降低成本，又可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和高延伸率的鋼材。
ISMA所謂“革新鋼板”的最終目標(biāo)是開發(fā)同時(shí)具有1.5GPa抗拉強(qiáng)度、20%延伸率的冷沖壓用高強(qiáng)度高延展性鋼板。新日鐵住金、JFE鋼鐵公司以及神戶制鋼均已經(jīng)于2014財(cái)年（截至2015年3月底）末提前一年實(shí)現(xiàn)了同時(shí)具有抗拉強(qiáng)度1.2GPa和延伸率15%這一階段性目標(biāo)。
新日鐵住金團(tuán)隊(duì)通過高度控制金屬組織，在確保強(qiáng)度和延展性的同時(shí)，使用輕元素，將稀有元素添加量控制到10%以下，進(jìn)一步推進(jìn)“革新鋼板”的開發(fā)，對(duì)0.6%C鋼的最佳組織控制方式及輕元素對(duì)各項(xiàng)特性的影響進(jìn)行了調(diào)查研究，對(duì)于含有輕元素的鋼，以細(xì)化原有奧氏體晶粒的馬氏體組織為基體，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了抗拉強(qiáng)度1.5GPa和延伸率15%以上的優(yōu)良性能。
具體而言，通過采用利用激光的可現(xiàn)場動(dòng)態(tài)觀察中高溫度區(qū)域組織變化的分析裝置（最高加熱溫度1200℃），確立了對(duì)1000℃以上組織變化的現(xiàn)場觀察和結(jié)晶方位分析方法。實(shí)現(xiàn)了輕元素晶界偏析預(yù)測手法，并擴(kuò)展到開發(fā)鋼的成分設(shè)計(jì)以及擴(kuò)展到加工、熱處理等方面。該裝置作為“革新性新結(jié)構(gòu)材料等研究開發(fā)”的重要一環(huán)，被命名為“FE-SEM/SIM/EBSD裝置”。該裝置的開發(fā)，對(duì)確定實(shí)現(xiàn)鋼超高強(qiáng)度的關(guān)鍵輕元素的功能發(fā)揮作用。
開發(fā)的鋼材與使用合金元素的鋼材相比，尚存在對(duì)腐蝕性影響較大等問題，今后，研究團(tuán)隊(duì)將嘗試?yán)幂p元素保證鋼板表面質(zhì)量等。為了實(shí)現(xiàn)ISMA提出的到2022年完成最終目標(biāo)——同時(shí)達(dá)到抗拉強(qiáng)度1.5GPa、延伸率20%，需要將可靠性評(píng)價(jià)（腐蝕、延遲破壞等）的研究作為共同協(xié)作課題向前推進(jìn)。