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,實驗室階段的高碳鋼達到了兼具1.5GPa抗拉強度和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)研究團隊(ISMA)成果報告會上,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)報告。這是ISMA推進研發(fā)革新鋼板的環(huán)節(jié)之一,該項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)研究機構(gòu)東海事業(yè)中心等組成研發(fā)團隊,通過有效利用碳和價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,又可同時實現(xiàn)高強度和高延伸率的鋼材。
ISMA所謂“革新鋼板”的最終目標是開發(fā)同時具有1.5GPa抗拉強度、20%延伸率的冷沖壓用高強度高延展性鋼板。新日鐵住金、JFE鋼鐵公司以及神戶制鋼均已經(jīng)于2014財年(截至2015年3月底)末提前一年實現(xiàn)了同時具有抗拉強度1.2GPa和延伸率15%這一階段性目標。
新日鐵住金團隊通過高度控制金屬組織,在確保強度和延展性的同時,使用輕元素,將稀有元素添加量控制到10%以下,進一步推進“革新鋼板”的開發(fā),對0.6%C鋼的最佳組織控制方式及輕元素對各項特性的影響進行了調(diào)查研究,對于含有輕元素的鋼,以細化原有奧氏體晶粒的馬氏體組織為基體,同時實現(xiàn)了抗拉強度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1000℃以上組織變化的現(xiàn)場觀察和結(jié)晶方位分析方法。實現(xiàn)了輕元素晶界偏析預(yù)測手法,并擴展到開發(fā)鋼的成分設(shè)計以及擴展到加工、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),對確定實現(xiàn)鋼超高強度的關(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,尚存在對腐蝕性影響較大等問題,今后,研究團隊將嘗試利用輕元素保證鋼板表面質(zhì)量等。為了實現(xiàn)ISMA提出的到2022年完成最終目標——同時達到抗拉強度1.5GPa、延伸率20%,需要將可靠性評價(腐蝕、延遲破壞等)的研究作為共同協(xié)作課題向前推進。