21世纪新钢种热轧（超）低碳贝氏体钢的开发

钢铁材料在目前以至今后相当长的时期内仍然是结构材料的主体。但随着社会经济的发展，钢铁工业所面临的节省资源、节约能源、保护环境的压力越来越大。因此，高性能、长寿命、“减量化”钢铁材料的开发应用已经成为当前冶金研究领域的热点。在这样的大环境下，被称为“21世纪新钢种”的热轧（超）低碳贝氏体钢应运而生。

　　低碳贝氏体钢属于高强度、高韧性、多用途新型钢种。与传统低合金钢相比，其碳含量大幅度降低，消除了碳元素对贝氏体组织韧性的不利影响。钢的强度不再依靠碳含量，而主要通过组织强化、位错及亚结构强化，使钢材具有良好的强韧性匹配。在发达国家，这类钢材已被广泛应用，如日本的新日铁、瑞典的SSAB公司和HADOX公司等都相继开发了热轧贝氏体钢系列产品，产品应用于建筑结构、造船、汽车、工程结构等领域。由于其强度高、焊接性好，并且焊接后的强度不会降低，特别是大型钢构件，焊后无法热处理，贝氏体钢更具有独特的优越性。对普通钢结构，在满足强度要求的前提下，降低钢结构的厚度和尺寸，使工程构件的总体自重降低，可大幅减少钢材消耗，降低工程造价。

　　在我国冶金科技进步带来钢材性能的提高，推动了设计行业钢材选用标准的修改。一些设计部门借鉴发达国家经验，放宽对钢材化学成分的要求，对一些合金元素含量只规定上限，这表明：弱化化学成分要求将成为结构用钢产品标准的一大趋势。标准的修改，反过来又为低碳贝氏体钢这类新型材料的在国内的推广应用创造了条件。

　　不过，相对于普通钢材，贝氏体钢有其先天不足——为了得到贝氏体组织，钢厂在冶炼时需在钢水中添加较昂贵的合金元素，如Cr、Cu、Mo等，由此增加了钢材的制造成本和售价。这在一定程度上影响和限制了这类新钢种的普及应用。

　　热轧（超）低碳贝氏体钢的研发思路（研发原理）是：利用多元合金化技术和复合变质工艺，生产出Si－Mn－B系不同强度级别的热轧（超）低碳贝氏体钢。利用微合金化成分提高钢的淬透性，在较宽的冷速范围内获得贝氏体组织并具有一定的固溶强化作用。设计控轧控冷工艺，采用相变强化、析出强化和细晶强化机制提高钢板的强度。钢板的显微组织为高密度亚结构的析出细小弥散的超低碳贝氏体和铁素体的复相组织，屈服强度从ReL≥400MPa到ReL≥500MPa，形成不同强度级别系列，可以满足不同需要。由于不是依靠碳含量的增加来保证强度，所以在强度提高的同时，依然能够保证较好的断后伸长率，达到或超过了相关标准及国内外同类产品的要求和水平。

　　日本标准中对屈服强度在440MPa级别的结构钢要求延伸率≥16%，我国国标对于屈服强度在450Mpa级别的控轧结构钢板要求延伸率≥17%，而瑞典SSAB公司对于其生产的抗拉强度在650MPa级别的高强度钢要求延伸率要求≥15%。梅山生产的MDB450超低碳贝氏体钢平均屈服强度达到了500MPa，而平均延伸率达到了24%，－20℃的冲击功都超过了80J以上（5mm×10mm×55mmV型缺口试样），超过了上述标准的要求。

　　用试验钢和普通结构钢进行同种材料焊接及异种材料焊接性能评定，结果表明：低碳贝氏体复相钢具有优良的焊接性能。其原因一方面缘于碳含量低，焊接冷裂纹敏感性小，同时在焊接过程中晶粒长大倾向性较小。

　　从开发效果来看，该钢种采用价格较低的合金元素，有效降低了生产成本；通过改进生产工艺，突破了同类产品6mm的最小厚度极限，扩大了产品应用范围；可根据客户的不同需要，改变合金元素配比，使产品同时具有耐候、耐海水腐蚀、耐高温等特殊性能。根据市场需求状况分析，该钢种具有广阔的应用前景。