高性能钢铁材料技术
新型超高强钢突破2000MPa强度极限
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匿洄
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度， 每平方毫 米可承受 超过 ３ ０ ０ ｋ ｇ 压力 ， 并具超 高耐磨性 及变形 能力 。 领 导 该 研 究 计 划 的 香 港 城 市 大 学 副 校 长 兼机 械 工程 学 讲 座 教 授 吕坚 表 示 ： “ 这 种 材 料 具有 很 大 的 应 用潜 力 ，性 能， 病 人可 因此 避 免 进 行 第 ２ 次手 术 以取 出零 件 。 同时 ， 镁 是 对 身体 有 益 的 元
密度 纳米析 出强化 的超高 强马 氏体 时效钢 。 新 的超高强 钢不但成 本 降低 ， 而且 抗 拉 强度达 到 ２ ２ ０ ０ ＭＰ ａ ， 同时塑性不 低于 ８ ％， 大幅度提 高 了高强钢铁 材料 的综合
性能。
匕 京 钢铁 研究 总 院董 瀚教 授表 示 ， 钢铁 材料 的性 能极 限化研 究是 近年 来 的 研 究 热点 ， 强度 极 限化更是 业 内一直 追求 的梦想 。 业 内普 遍认 为 ， 进一 步提 高钢 铁 强度 与韧性 是 非常 困难 的。 吕昭平 团 队的这一 原创 性成果 创新 纳米 析 出的合
大化 的反 应条 件 及周 期性 变 化。 实验 上， 基于 镧 系元 素相 同条 件 下硼 酸熔 融反 应 中周 期性 变化 的认 识 ， 将 可生
成２ 种 不 同晶格结 构 的镧 系元 素 以相
关， 成 功开 发了 高性 能变形 镁合金 材 料及相 关的 大直 径锭坯 半连 续铸 造技术 和
料 工程实 验室都 时禹研究 员及合作 者 利用第一性 原理密 度泛 函理 论等手段
对 镧系元 素硼酸化 反应 的不 同产物 进
行 了电子 结构与反 应热力学 的理论研 究。 发 现 同一种 镧 系元 素发 生不 同 类
金属冶炼中的新技术与新材料
连铸连轧技术
总结词
高效、节能的金属加工技术
详细描述
连铸连轧技术是一种高效、节能的金属加工技术，将铸造和轧制工艺连续进行 ，实现金属材料的连续加工。该技术具有生产效率高、节能降耗、降低生产成 本等优点，广泛应用于钢铁、有色金属等领域。
CHAPTER
新设备在金属冶炼中的应用
真空冶炼设备
真空感应熔炼炉
利用真空条件下，通过感 应加热原理熔炼金属，具 有熔炼温度高、杂质去除 效果好等优点。
真空电弧熔炼炉
通过电弧在真空条件下加 热和熔炼金属，可实现高 熔速、高纯净度熔炼。
真空电子束熔炼炉
利用电子束在真空条件下 对金属进行加热和熔炼， 具有熔炼温度高、纯净度 高、节能环保等优点。
废水处理技术
01
沉淀法
通过添加沉淀剂使废水中的重金 属离子或悬浮物沉降下来，达到 净水的目的。
生物处理法
02
03
高级氧化技术
利用微生物的代谢作用，将废水 中的有机物转化为无害的物质， 达到净水的目的。
通过强氧化剂将废水中的有机物 氧化成无害的物质，达到净水的 目的。
废渣处理技术
压实法
通过压实机将废渣压缩成块，减少体积，便于运输和 处置。
固化法
通过添加固化剂将废渣中的有害物质固定在固化体中 ，减少对环境的危害。
焚烧法
通过高温焚烧将废渣中的有害物质燃烧成无害的物质 ，达到处置的目的。
04
CHAPTER
新工艺在金属冶炼中的应用
钢铁结构材料的高性能化
１ 之后 ， 即 １９ 年 ９ ８年 ，国 际 上有 类 似 的 ３项
新 研 究 项 目立 即 启 动 。 １９ 年 ３月 ，在 国 际 钢 铁 ９８
协会 （Ｉ Ｉ 主持 下 ，由 欧 洲 和北 美 ３ １Ｓ ） ５家 钢 厂 和 汽车 厂 联 合 的 “ 轻 钢 车 身 ” 项 目 出 笼 （ ｌ ａ 超 ｕｔ ｒ ｌ ｈ ｔ ｒ ｏ ｙｐｏｅｔ ｉ ｔｓ ｅ ｂ ｄ ｒｊ ，ＵＬ Ａ 它要求 车身强 度 ｇ ｅ ｃ Ｓ Ｂ） 提高 ８ ％，车 重 减 轻 ２ ％ ，车 重 可 由平 均 １３ ０ Ｏ ５ ０ ｋ 阚 降 至 ９ ０ ｋ ／ ，达 到百 公 里 燃 耗 可 降 ０ ７ ｇ ０ ｇ 辆 ． Ｌ 辆 ，对轿 车理想 燃 耗 比可从 １ ｍ／ ／ ３ｋ Ｌ提 高 到 ３ ４ ｋ Ｌ ｍ／ ，这项 计 划预计 ２ ０ ０ ３年底 结束 ，实际 钢材 面 板 屈服 强度 提高 １倍 （ ３ ～６ ｇ级 ） 为 ５ ０ｋ 。另 一项 是韩 国启 动 “ １ 盐纪 高性 能结 构 钢发 展 ” ｌ ２ ０年 项 目． 由浦项 钢铁 公 司总 工 程 师 负责 并 执 行总 协 调 。 核 心研 究 力量为浦 项公 司 的研究 开发 总部 ，政 府产 业 资源 部 筹 措 部 分 资 金 ，各 大 学及 相 关 研 究 院 参 加 。第 一期 ５年 主要是 实验 室研 究 ，第 二期 ５年建 立原 型钢 中间生 产厂并 确立 制造 技术 ，其 核心仍 是 超细 晶粒 钢的获 得 ，并延 伸到耐 气候 影响 ．耐 海洋 气 氛 影 响 １Ｊ ２。 我 国在 １９ ９ ７年 启 动 了 国家 攀 登 项 目 “ 一 代 新
济影 响最 大的新 型结 构 材料 ，减 轻环 境 负担和通 过 将超 级钢 的强度 和寿命 提 高 １ 来降低 超级 钢 的总 倍 成 本 。这项 计 划 以 Ｎ Ｍ 为 主 建立 结 构材 料 前 沿 ＲＩ 研究 中心 （ Ｒ ） Ｆ Ｃ ．从 事基 础 研究 开 发工 作 已实 现 目标 和取得 突 破 。这 是 一个 １ Ｏ年期 的 项 目 ，日本 政 府投 资 １０ ０×１ 日元 。 与 此 同 时 通产 省宣 布 ０ ０
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(一)——喷射成形技术的原理、特点及发展现状
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Ｍ ａｃ ｒｈ，２ ２ ０１
喷射 成 形快 速 凝 固技 术 制备 高性 能钢 铁 材料 的研 究进展 （ ） 一
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喷射 成 形 技 术 的原 理 、 特点 及 发 展 现 状
【 ｅ Ｗｏｄ 】 Ｓｒ ｏ ｉ ， ａｉ Ｓｌ ｉｃ ｉ ， ａｕ ｃ ｒ， ｒ ｎ ｔ ｌ Ｋｙ ｒｓ ｐａ Ｆｒ ｎ Ｒ ｐ ｏｄ ａｏ Ｍ ｎｆ ｔ ｅ Ｉ ｎ ｄＳ ｅ ｙ ｍ ｇ ｄ ｉｆ ｔｎ ｉ ａｕ ｏａ ｅ
喷射 成形 ， 也称 喷射 铸造 或喷射 沉积 ， 一种 是 先进 的快 速凝 固近 终形材 料制 备技 术 。它将 金属 熔体 雾化 和沉 积 成 形 两个 过 程 合 为 一体 ， 可直 接
ｎ ａ － ｅ —ｈａ ｅ ｅ ｒｎ ｔｓ ｐ ｍａｅ ｉｌ ． Ｉ ｈｏ ｄ ｎ ｑ ｅ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｎ ｂ ｏ ｄ ｐ ｌｃ ｔｏ ｐ ｏ ｐｅ ｔ ｎ ｈｅ ｔ ｒａｓ ｔ ｓ ｗｅ ｕ ｉ ｕ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｒ ａ ａ ｐ ｉ ａｉｎ ｒ ｓ ｃ ｉ ｔ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｆｈ ｇ ｒｏ ｍａ ｃ ｒ ｎ ａ ｄ ｓｅ ｌｍａｅ ｉｌ ．Ｔｈ ｓｃｐｒｎ ｉ ｅ ａ ｄ ｍａｎ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎ ｆ ｃｕ ｅ ｏ ｉｈ ｐｅｆ ｒ ｎ ｅ ｉｏ ｎ ｔ ｅ ｔｒａｓ ｅｂａ ｉ ｉ ｃｐｌ ｎ ｉ ｈａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ｐ ａ ｏ ｍｉｇ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｒｅ ｙ，ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｓｏ ｙ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔｓａｕ ｆ ｆｓ ｒ ｙ ｆ ｒ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｉｆ ｙ ｌ ｎ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｈｉｔｒ ｎ ｕ ｒ ｎ ｔｔ ｓ ｏ ｔ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｓ ｒ ｖｅ ｄ． ｈ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｗａ ｅ ｉｗｅ
高性能钢材在建筑工程中的应用与优化
高性能钢材在建筑工程中的应用与优化摘要：随着经济发展和城乡基础建设的提升，建筑项目不断增加。
建筑业面临着新的发展机遇，同时也面临新的挑战。
原材料是建筑工程施工过程中不可或缺的物质基础。
随着科技的不断进步，一些高性能钢材在建筑施工中逐渐得到推广应用。
本文通过对高性能钢材应用的分析，探讨了它们的应用价值，希望为同行们提供一定的借鉴。
关键词：高性能钢；钢结构；建筑工程一、引言自1997年以来，我国钢铁工业产能和技术水平不断提升，钢产量已经突破亿吨，并且近几年一直位居世界第一。
国内钢结构行业迎来了黄金发展期，工程建设蓬勃发展，并取得了令人瞩目的成绩。
这大大推动了高性能度钢材的研制、开发和应用，加速了钢结构标准化进程，许多与钢结构相关的标准相继发布，极大地提升了整个钢结构行业的水平，推动了钢结构行业的科技进步。
建筑业作为我国国民经济的支柱产业，扮演着非常重要的角色。
近年来，随着高性能建筑钢材的广泛应用，建筑业得以更好地推动经济的发展和创新。
高性能建筑钢材不仅可以提升建筑的整体质量，优化人们的居住环境，更能够最大化地提高经济效益。
高性能钢材弥补了传统材料的劣势，具有很多优点如较高的强度、耐久性、抗风抗震、柔韧性强等，在建筑施工方面发挥着重要作用。
二、高性能钢结构的优势高性能钢材在建筑工程中的应用和优化具有重要意义。
随着社会经济的发展和建筑结构设计要求的提高，传统的钢材已经不能完全满足需求。
高性能钢材以其卓越的力学性能、耐久性和抗震性能，成为现代建筑工程中的理想选择。
高性能钢结构的抗震性和承载能力在很大程度上得到了提升。
在同等条件下，其抗震和承载性能比传统钢结构好得多。
这是因为高性能钢材料可以达到更高的强度和韧性，并且具有更好的耐久性，可以经受更大的负荷和振动。
因此，高性能钢结构被广泛应用于工业、桥梁、高层建筑等领域。
而且相比传统的混凝土结构，高性能钢结构具有更小的截面尺寸和更轻的重量，从而可以显著减少结构的空间占用。
热轧钢铁材料新一代TMCP技术
世界金属导报/2012年/1月/10日/第B04版轧钢技术热轧钢铁材料新一代TMCP技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)，即控制轧制和控制冷却技术，是20世纪钢铁业最伟大的成就之一，也是目前钢铁材料轧制及产品工艺开发领域应用最为普遍的技术之一。
正是因为有了TMCP技术，钢铁工业才能源源不断地向社会提供越来越有用的钢铁材料，支撑着人类社会的发展和进步。
1 TMCP工艺技术的发展及基本原理TMCP工艺的两个重要组成部分之一，控制轧制，在热轧钢铁材料领域很早就已根据经验予以实施，其核心思想是对奥氏体硬化状态的控制，即通过变形在奥氏体中积累大量的能量，力图在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体，为后续的相变过程实现晶粒细化做准备。
在20世纪60年代至70年代，随着能源不断开发，对高性能管线钢的需求大幅增加。
为满足管线钢板的生产，控制轧制技术得到快速发展，并在当时的厚板轧制、船板生产等方面得到广泛应用。
为了突破控制轧制的限制，同时也是为了进一步强化钢材的性能，在控制轧制的基础上，又开发了控制冷却技术。
控制冷却的核心思想是对处于硬化状态的奥氏体相变过程进行控制，以进一步细化铁素体晶粒，甚至通过相变强化得到贝氏体等强化相。
相变组织比单纯控制轧制更加细微化，促使钢材获得更高的强度，同时又不降低其韧性，从而进一步改善材料的性能。
1980年，日本NKK福山制铁所首次为厚板生产线配置并使用了OLAC(On-Line Accelerated Cooling)系统。
此后基于对提高厚板性能及钢种开发的需要，重点发展了厚板的快速在线冷却技术，并相继开发出一系列快速冷却装置，投入厚板的开发生产及应用中。
控制冷却设备的普遍应用有力地推动了高强度板带材的开发和在提高材质性能方面技术的进步。
后来，人们将结合控制轧制和控制冷却的技术称为控轧控冷技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)。
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(三)——喷射成形钢铁材料在特钢等领域的研发
（ ． ｏｎ ａｉ ｎｔｕｅｆ ｔｒ ｌ Ｓｉｎ ｅ Ｂ ｅ ｎ２３９ Ｇ ｒ ａ ｙ １ Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎＩｓｔｔ ｏ Ｍａ ｉ ｓ ｃ ｃ ， ｒｍｅ ８５ ， ｅｍ ｎ ； ｏ ｉ ｒ ｅ ａ ｅ ２ Ｓ ａ ｇａ Ｓ ｃ ｔ ｏ ｔｌ，Ｓ ａ ｇａ ２０２ ， ｈｎ ） ． ｈｎ ｈ ｉ ｏ ｉｙ ｆ ａｓ ｈｎ ｈ ｉ ０００ Ｃ ｉａ ｅ Ｍｅ
性 。与此 同时 ， 机 械 性 能也 因组 织 结 构 变 化而 其
得 以提 高 。
Ｓｎｖｋ钢厂 的 Ｙ ｍ ｎ等 人 ＿ 对 喷射 成 形 和 ａｄｉ ａａ ｌ 普 通铸 造 成 形 的 １Ｃ８ ｉ 锈 钢 进 行 了 对 比研 ８ ｒＮ 不
ｆ ｒ ｄ ｉｏ ｎｄ ｓｅ ｌｍａｅ ｉｌ ｒ ｅ ｃ ｉ ｄ，ａ ｌ ａ ｈ ｐｅ ｉｌｓｅ ｌ ｎｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｏｍｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｅ ｔｒａｓ ｗｅ ｅ ｄ ｓ ｒｂｅ ｓ ｗｅｌ ｓ ｔ ｅ ｓ ｃａ ｔｅ ｓ ａ ｈ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ｒ ｖｅ ｏ ｈｅ ｍｉｒ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｐ ｏ ｒｉ ｓｏ ｈ ｔ ｒａｓ ｅ ｉｗ ｆｔ ｃ ｏ ｔｕｅｕ ｅ ｎ ｒ ｐｅｔｅ ｆｔ ｅ ｍａｅ ｌ． ｉ
第 ３ ４卷
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Ｊｌ ｕｙ，２ ２ ４ ０１ ３
喷射 成 形 快速 凝 固技 术 制备 高性 能钢 铁材 料 的研 究 进展 （ ） 三
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喷 射 成 形 钢 铁 材 料 在 特钢 等 领 域 的研 发
究， 发现 喷射 成 形 １Ｃ８ ｉ 锈 钢 具 有 更 高 的临 ８ ｒＮ 不 界点 蚀 温度 （ｒｉ ｌ ｉｉ ｍ ｅａ ｒ） 其 力 学 ｃｔａ ｐｔｎ ｔ ｐｒｔ ｅ ， ｉｃ ｔ ｇ ｅ ｕ 性能 和 抗 腐 蚀 性 都 与 淬 火 退 火 态 的 普 通 铸 造
高性能钢在结构工程中的研究和应用进展
高性能钢在结构工程中的研究和应用进展发表时间：2018-09-11T11:22:53.447Z 来源：《新材料.新装饰》2018年3月上作者：朱勇[导读] 随着人们生活水平的提高，人们对建筑的要求越来越高，钢材在建筑中的意义重大。
高性能钢在强度、韧性、可焊性和抗腐蚀性等方面优于传统钢材。
（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 400000）摘要：随着人们生活水平的提高，人们对建筑的要求越来越高，钢材在建筑中的意义重大。
高性能钢在强度、韧性、可焊性和抗腐蚀性等方面优于传统钢材。
如果将材料优势、设计与施工最优化结合起来，就可以显著降低成本，使结构更加合理耐久，降低对不可再生资源的消耗等。
针对此情况，本文将会阐述高性能钢在结构工程中的研究及应用进展相关内容。
关键词：高性能钢；结构工程中；应用进展；为了满足本世纪国家经济和社会发展的需求，相关研究人员开发了新一代高性能钢铁材料的生产技术及其加工技术，降低钢铁材料同比消耗，提高材料寿命、提高材料寿命，为建筑工程的发展提供了强力的支持，在结构工程中起到的作用日渐重要。
一、高性能钢在结构工程中的研究1.高性能与高强钢建筑结构用钢。
当前我国的钢结构主要求高强度低合金钢和碳素结构钢，在《低合金高强度结构钢》的规定中，通过强度高低对高强度低合金钢划分成八个类型，将大于460MPa 的钢材列为高强钢。
担当厚钢板的厚度大于50mmshi , 会减少高强度低合金钢中的强度屈服。
依照建筑抗震设计规范可知，在地震易发区钢地屈服强度应小于0.85，且屈服平台应具有伸长率，其需要大于20%。
当前的建筑结构钢板主要为GJ 钢，其具备厚度效应少、焊接性能强、优秀的延展性以及高强度等综合性优越的钢材特征。
在建筑结构用钢板中，可依据强度等级划分为五个部分，分别为：Q460CJ(C、D、E 级)、Q420CJ(C、D、E 级)、Q390CJ(C、D、E级) 、Q245CJ(B、C、D、E 级)、Q235CJ(B、C、D、E 级)。
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(二)——喷射成形钢铁材料的研究进展
射成形 材料 的磨 损量 只有 普通铸 造 轧辊 的 １２到 ／ １６， 线材 轧机 中使 用 的喷射成 形 轧辊 寿命 超过 ／ 在
普 通轧 辊 寿命 的 ２—３倍 。
作者 简介 ： 崔成松 ， ， 男 工学博 士 ， 主要从事 快速凝 固技术 、 新材料开发及计算机模拟等方面的研究 ，ｍａ ：ｓｕ＠ｉ ｔｕ ｌ ｒｍ ｎ ｄ Ｅ ｉ ｃｃｉ ｗ． ｎ— ｅ ｅ ． ｅ ｌ ｂ
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喷射 成 形 快 速 凝 固技 术 制 备 高性 能钢 铁 材 料 的研 究进 展 （ ） 二
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喷 射 成 形 钢 铁 材 料 的研 究 进 展
ｆ ｒ ｄ ｉｏ ｎ ｔｅ ｔｒａｓｗａ ｅ ｃｉ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｍｉｒ ｓｒ ｔ ｒ ｓａ ｄ ｐｒ ｐ ｒｉ ｓｏ ｈ ｔｒａ ｓ ｏ ｍｅ ｒ ｎ ａ ｄ ｓｅ ｌｍａ ｅ ｉｌ ｓｄ ｓ ｒｂｅ ｎ ｈ ｃ ｏ ｔｕｃｕ ｅ ｎ ｏ ｅ ｔ ｆｔ ｅ ｍａ ｅ ｉｌ ｅ ｗｅ ｅ ａｓ ｅ ｉ ｗｅ ． ｒ ｌｏ ｒ ｖｅ ｄ
散状 态 ， 克服其 粗 化问题 ， 而获得 更加 优异 的使 从 用性 能 。
要 集 中于对 商 业 合 金 的性 能 改进 和成 本 降低 ， 近
年来在发展新合金 及复合材料 上关 注较多Ⅲ 。 １ 本 文将 按钢 种分 类 阐述 近二 十年 来喷 射成 形 钢铁 材 料 的主要 研 究 进 展 ， 对 喷 射 成 形钢 铁 材 料 的 并
崔Байду номын сангаас 松 章靖 国
高性能金属结构材料组织控制技术的发展与应用
变 强化相结合来 提高材料的综合机械性能 。
（ ） 温形变热处理 （Ｔ Ｔ １低 ＬＭ ） 低 温 形 变 热 处 理 主 要 用 于增 强 合 金 强 度 ， 在 改 变 合 金 但
塑性方 面 ， 效果不如高 温形变热 处理显 著。其对 象主要是 变
形度在 ７ ％ 一 ０ 范 围的 中、 ０ ９％ 高合 金钢 ， 温形 变热 处理优 低
本文就金属材料组织控制技术发展状况及其应用结合本人的 研 究成果进 行了总结 。
ｌ 热处理工艺控 制组 织的新技术
热处理技术是控制 机械产 品质量 的关 键 因素之一 ， 是 也
和改变 了各种 晶体缺陷 的分布 ， 在变形后 ， 合金在发生马 氏体 相变时可 以遗传晶体缺陷 ， 新相 （ 往 往对 位错等缺 陷的运 Ｍ）
钢材的生产流程 ， 降低成本 ， 带来 相当的经济效 益 ，因而在各 国受到普遍重视 ， 得到较快的发展 。 目前 ， 钢的高温形变热处 理 已发展成 为相 当成熟 的技术 ， 钢材或 零件 的生产 中得 到 在
广 泛 的应 用 。
（） ２ 复合形变热处理
热变形——淬火——冷变 形—— 时效 ， 使得 材料 的强 可
形变热处理一般可按 照塑性 变形 温度分 为两大类 型 ： 高
温形变热处理和低温形变 热处理 ， 温与低 温区别是 以奥 氏 高 体 的再结晶温度为界 限。在再结 晶温度 以上进行 塑性 变形 的
韧性 同时提高 ， 而且使 回火脆性倾 向降低 ， 避免 了工艺复杂 的
中 温形 变 。
，ห้องสมุดไป่ตู้
实 质 上 形 变 热 处 理 是 将 形 变 时 的 加 工 硬 化 与 热 处 理 的相
究、 开发试验 和生 产应 用 ， 并取得 了长足 的进步 。下面分别 介 绍几种具有应用价值 的热处理组织控制技术 。 １ １形 变热 处理新 技术 ． 形变热处理也叫热机处 理或加 工热处 理 ， 将合 金在热 是 处理过程 中开始之前 、 热处 理过 程 中或热 处理 以后进 行塑性 变形 ， 通过形变或热处 理的复合 作用 以强韧化 合金 。通过形 变过程的微 观组 织结 构的控制可以获得一般加工处理达不到
高性能结构材料
高性能结构材料、信息功能材料领域新型功能材料发展趋势结构材料是社会生活和国民经济建设的重要的物质基础。
金属、陶瓷和高分子材料长期以来是三大传统的工程结构材料。
随着工业化的迅速推进，对工程结构材料的性能提出了越来越高的要求，也推动了发展新一代高性能结构材料。
“高性能结构材料发展趋势”文稿介绍了高性能结构材料发展趋势的部分内容。
现代通信、计算机、信息网络技术、集成微机械智能系统、工业自动化和家电等以电子信息技术为基础的高技术产业迅速发展，推动了系列信息功能材料的研究、发展，以及广泛应用。
“信息功能材料领域新型功能材料发展趋势”文稿介绍了信息功能材料领域新型功能材料发展趋势的部分内容。
高性能结构材料发展趋势研制与开发具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能结构材料，是新一代高性能结构材料发展的主要方向。
一、金属类工程结构材料钢铁材料、稀有金属新材料、高温合金、高性能合金是属于金属类工程结构材料。
（1）钢铁材料和稀有金属新材料钢铁作为金属材料的主角在经济建设和现代工业文明中起着十分重要的作用。
世界钢铁工业目前发展趋势是：在扩张钢铁生产规模的同时，各国注重产品结构的优化；为节约能源和减轻钢铁工业对环境的污染程度，大力发展绿色钢铁冶金技术。
因此，短流程炼铁和炼钢生产方式得到发展，熔融还原、直接还原等新的炼铁工艺，以及连铸连轧和“带液芯压下”等钢板生产技术得到广泛采用。
为了提高钢材的质量、性能，延长使用周期，在钢铁材料生产中，广泛应用信息技术改造传统的生产工艺，提高生产过程的自动化和智能化程度，实现组织细化和精确控制，提高钢材洁净度和高均匀度，出现低温轧制、临界点温度轧制、铁素体轧制等新工艺。
世界各先进的国家当前也争相发展稀有金属新材料。
高强、高韧、高损伤容限钛合金，以及热强钛合金、锆合金、难熔金属合金、钽钨合金、高精度铍材等，这些是被主要包括的稀有金属新材料。
（2）高温合金和高性能合金高温结构材料被世界各国列为高性能结构材料领域的重点发展的对象。
精冲钢的用途
精冲钢的用途
精冲钢是一种高性能的钢铁材料，主要应用于汽车制造、电子、五金等行业。
特别是在汽车制造业中，精冲钢的应用非常广泛，尤其在汽车发动机的制造过程中起着至关重要的作用。
因为精冲钢具有极高的技术含量，能确保其制成的零部件能顺利运作，减少问题发生。
此外，随着我国经济的快速发展和消费者对汽车质量要求的不断提高，精冲钢的用量也在不断增大，为推动精冲钢行业的发展注入了强劲的动力。
除了汽车制造行业，精冲钢还在航天、军工、电子机器等领域有着广泛的应用。
在未来，相信精冲钢还将继续为推动相关行业的发展做出重要贡献。
材料创新总结报告范文(3篇)
第1篇一、报告概述随着科技的飞速发展，材料科学作为支撑国家战略需求和产业升级的关键领域，近年来取得了举世瞩目的成就。
本报告旨在总结我国在材料创新领域的研究成果、技术创新、产业应用等方面的发展现状，分析存在的问题与挑战，并对未来发展趋势进行展望。
二、材料创新领域的研究成果1. 新型金属材料（1）高性能钢铁材料：我国在高强度、高韧性、耐腐蚀等高性能钢铁材料方面取得了显著成果，如高温高压容器用钢、油气输送管道用钢等。
（2）轻质合金材料：在航空、航天、汽车等领域，我国成功研发了轻质高强铝合金、钛合金等材料，降低了产品重量，提高了性能。
（3）超导材料：我国在高温超导材料、低温超导材料等方面取得了突破，为能源、交通等领域的发展提供了有力支撑。
2. 新型陶瓷材料（1）高性能陶瓷材料：我国在高强度、高韧性、耐高温等高性能陶瓷材料方面取得了显著成果，如氮化硅、碳化硅等。
（2）纳米陶瓷材料：我国在纳米陶瓷材料领域取得了重要进展，为高性能陶瓷基复合材料的研究提供了有力支持。
3. 新型高分子材料（1）生物医用高分子材料：我国在生物医用高分子材料领域取得了突破，如可降解高分子材料、生物组织工程材料等。
（2）高性能合成高分子材料：我国在高性能合成高分子材料方面取得了显著成果，如聚酰亚胺、聚苯硫醚等。
4. 新型复合材料（1）碳纤维复合材料：我国在碳纤维复合材料领域取得了重要进展，为航空航天、汽车等领域提供了高性能材料。
（2）玻璃纤维复合材料：我国在玻璃纤维复合材料领域取得了显著成果，广泛应用于建筑、船舶等领域。
三、材料创新领域的应用与产业化1. 高性能钢铁材料在建筑、汽车、能源等领域的应用2. 轻质合金材料在航空航天、汽车、轨道交通等领域的应用3. 高性能陶瓷材料在电子、航空航天、能源等领域的应用4. 生物医用高分子材料在医疗器械、生物组织工程等领域的应用5. 新型复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域的应用四、存在的问题与挑战1. 材料创新能力不足：我国在材料创新领域仍存在创新能力不足的问题，与发达国家相比存在较大差距。
钢结构新技术-高性能钢材应用技术
建筑业新技术系列-钢结构技术高性能钢材应用技术1. 技术内容选用高强度钢材（屈服强度ReL≥390Mpa），可减少钢材用量及加工量，节约资源，降低成本。
为了提高结构的抗震性，要求钢材具有高的塑性变形能力，选用低屈服点钢材（屈服强度ReL=100～225Mpa）。
国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T 1591中规定八个牌号，其中Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690属高强钢范围；《桥梁用结构钢》GB/T 714有九个牌号，其中Q420q、Q460q、Q500q、Q550q、Q620q、Q690q属高强钢范围；《建筑结构用钢》GB/T 19879有Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ三个牌号属于高强钢范围；《耐候结构钢》GB/T 4171，有Q415NH、Q460NH、Q500NH、Q550NH属于高强钢范围；《建筑用低屈服强度钢板》GB/T 28905，有LY100、LY160、LY225属于低屈服强度钢范围。
2. 技术指标钢厂供货品种及规格：轧制钢板的厚度为6～400mm，宽度为1500～4800 mm，长度为6000～25000mm。
有多种交货方式，包括：普通轧制态AR、控制轧制态CR、正火轧制态NR、控轧控冷态TMCP、正火态N、正火加回火态N+T、调质态QT等。
建筑结构用高强钢一般具有低碳、微合金、纯净化、细晶粒四个特点。
使用高强度钢材时必须注意新钢种焊接性试验、焊接工艺评定、确定匹配的焊接材料和焊接工艺，编制焊接工艺规程。
建筑用低屈服强度钢中残余元素铜、铬、镍的含量应各不大于0.30%。
成品钢板的化学成分允许偏差应符合GB/T222的规定。
3. 适用范围高层建筑、大型公共建筑、大型桥梁等结构用钢，其它承受较大荷载的钢结构工程，以及屈曲约束支撑产品。
4. 工程案例国家体育场、国家游泳中心、昆明新机场、北京机场T3航站楼、深圳湾体育中心等大跨度钢结构工程；中央电视台新址、新保利大厦、广州新电视塔、法门寺合十舍利塔、深圳平安金融中心等超高层建筑工程；重庆朝天门大桥、港珠澳大桥等桥梁钢结构工程。
超级钢,钢铁材料发展的理想方向
我国超级钢工业应用情况
超级钢在一汽的成功应用，对我国钢铁生产和用户都产生了巨大的鼓舞作用。促使超级钢的研究、开发、生产和应用在更大的范围内展开。2002年武钢、珠钢也开始进行超级钢的试制，并应用于二汽集团公司制作汽车部件。
国内钢铁企业对开发研制新一代钢铁材料表现出了浓厚的兴趣，宝钢、鞍钢、首钢、武钢、本钢、攀钢、珠钢、淮钢、唐钢等国内大中型钢铁企业都积极参与到超级钢的推广应用中。钢材用户对超级钢的进展也给予了充分的关注和支持，到2002年，宝钢、武钢、本钢、珠钢、首钢共生产了400MPa－500MPa超级钢5000多吨，用于一汽、二汽、吉林辉南车架厂、辽宁金州车架厂等单位。同时，用作汽车横梁、纵梁、辅助梁和建筑钢材的超级钢替代传给的低、微合金钢产品，节约了大量昂贵的合金元素，每吨可以降低成本200元－300元，取得了生产厂和用户双赢的效果。
超级钢研究现状
1997年日本首先提出了“超级钢”的概念，即在保持材料其性能及成本不变的前提下，把现有钢铁材料强度提高一倍，并启动“超级钢”在内的四大科研项目，预计10年完成研究工作希望2015年前后更换基础设施。2001年，欧盟启动“超细晶粒钢开发”计划，2002年，美国公布实施两个“超级钢开发项目”。我国1998年启动了国家重大基础研究计划项目（973项目），－“新一代钢铁材料的基础研究”课题。到2002年底，基础理论研究工作已基本完成，并成功开发200Mpa，400Mpa和800Mpa级超级细晶粒钢的生产工艺，现已在宝钢和本钢等厂家投入批量生产，该项目科研成果相继被列入国家高技术研究发展计划（863计划），正在全国各行业推广应用。
现在，由于超级钢扁平材和长、型材超级钢产品的成功开发，用普通碳素钢生产的３００兆帕～５００兆帕系列超级钢热轧板卷和中厚板，将逐步取代一部分这一级别的微合金钢和低合金高强度钢。长、型材领域在节省合金元素的前提下，可生产综合性能合格的３００兆帕～５００兆帕级带肋钢筋，同时具有优异的塑性、韧性、屈强比和良好的焊接性等，并大幅度降低成本。超级钢的开发成功与推广应用，可以不使用或较少使用昂贵的合金元素，有效地降低资源消耗，增加高附加值产品的生产能力，进而带动钢铁及相关领域的生产工艺、设备和产品的升级换代，全面提升钢铁基础材料产业的技术水平。另外，合金元素使用量的减少，还能够使废钢的回收利用变得容易，有利于环境保护。
热轧钢铁材料新一代TMCP技术
世界金属导报/2012年/1月/10日/第B04版轧钢技术热轧钢铁材料新一代TMCP技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)，即控制轧制和控制冷却技术，是20世纪钢铁业最伟大的成就之一，也是目前钢铁材料轧制及产品工艺开发领域应用最为普遍的技术之一。
正是因为有了TMCP技术，钢铁工业才能源源不断地向社会提供越来越有用的钢铁材料，支撑着人类社会的发展和进步。
1 TMCP工艺技术的发展及基本原理TMCP工艺的两个重要组成部分之一，控制轧制，在热轧钢铁材料领域很早就已根据经验予以实施，其核心思想是对奥氏体硬化状态的控制，即通过变形在奥氏体中积累大量的能量，力图在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体，为后续的相变过程实现晶粒细化做准备。
在20世纪60年代至70年代，随着能源不断开发，对高性能管线钢的需求大幅增加。
为满足管线钢板的生产，控制轧制技术得到快速发展，并在当时的厚板轧制、船板生产等方面得到广泛应用。
为了突破控制轧制的限制，同时也是为了进一步强化钢材的性能，在控制轧制的基础上，又开发了控制冷却技术。
控制冷却的核心思想是对处于硬化状态的奥氏体相变过程进行控制，以进一步细化铁素体晶粒，甚至通过相变强化得到贝氏体等强化相。
相变组织比单纯控制轧制更加细微化，促使钢材获得更高的强度，同时又不降低其韧性，从而进一步改善材料的性能。
1980年，日本NKK福山制铁所首次为厚板生产线配置并使用了OLAC(On-Line Accelerated Cooling)系统。
此后基于对提高厚板性能及钢种开发的需要，重点发展了厚板的快速在线冷却技术，并相继开发出一系列快速冷却装置，投入厚板的开发生产及应用中。
控制冷却设备的普遍应用有力地推动了高强度板带材的开发和在提高材质性能方面技术的进步。
后来，人们将结合控制轧制和控制冷却的技术称为控轧控冷技术TMCP(Thermo-MechanicalControlled Processing)。
喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研_省略_展_一_喷射成形技术的原理_特
Email： cscui@ iwt． unibremen． de 作者简介： 崔成松， 男， 工学博士， 主要从事快速凝固技术、 新材料开发及计算机模拟等方面的研究，
第2 期
崔成松等： 喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展（ 一）
43
气体雾化成细小液滴， 并喷射沉积到以一定方式 运动的基底表面。金属雾滴在雾化气流冷却作用 下快速凝固， 到达沉积表面时， 小尺寸的雾滴凝固 成为固体颗粒， 较大尺寸的雾滴仍保持液态， 而中 间尺寸的雾滴则含有一定比例液相 。这些凝固程 高速撞 度不同的大小雾滴被雾化气流加速运动， 击沉积表面， 随之在沉积表面附着、 铺展、 熔合， 逐 步沉积生长为一个金属实体。喷射成形把液态金 属的雾化和金属雾滴的沉积自然地结合起来 ， 能 以最少的工序直接从液态金属制取具有快速凝固 组织特征的高性能材料 （ 或半成品坯料 ） 。 通过 合理地设计沉积基底的形状和控制其运动方式 ， 可以制备圆锭、 管坯、 环坯、 板坯、 圆盘等不同形 状、 甚至不具简单对称形状的沉积坯。 如将金属 雾滴喷入具有一定形状的模具空腔里， 也可以获 。 得复杂形状的构件 1． 2 喷射成形的主要特点 1． 2． 1 喷射成形与热喷涂的区别 但它与热喷涂有 喷射成形的雏形是热喷涂，
3
为解决金属粉末氧化以及致密化周期长的问 题， 英国 Swansea 大学冶金系 Singer 教授在 1968 年首次提出了喷射成形的技术思想 ， 称之为 Spray ［9 ］ rolling 。这种方法是将金属熔液喷射到旋转圆 筒上制成板状半成品， 随后直接轧制出金属薄带。 1974 年， Singer 教授的三个学生 Brooks、 Leatham 和 Coombs 创建了 Osprey 公司， 研制出了可制造
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150
100 50 0 1900 铁素体钢 奥氏体钢 1940 1980 2020
建筑设施用钢 • 建筑高层化和大型化 • 耐火和抗震 • 高强度、高韧性、低 屈强比、耐中温
汽车用钢 • 轻量化 • 碰撞安全性 • 高强度、塑性、成形 性能、焊接性能
能源装备用钢 • 能源转换高效率 • 耐高温650℃、高 运行安全性 • 长寿命、高持久强度
项目提出了M3 组织调控目标
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M3
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M3组织调控原理示意图
•
[C] 板 条 铁素体
原奥氏体晶粒
•
•
板 条 块
铁素体
残余奥氏体 马氏体/贝氏体 板条束/板条块/ 板条
• •
[C] 残余奥氏体
•
合金固溶和析出
技术的支撑作用 市场需求与企业结构
产品质量 钢材品种
工艺技术 生产流程
洁净度
夹杂物控制
北京科技大学 王新华课题
试验炉次热轧板中夹杂物评级报告
非金属夹杂物 炉次 钢板试样 硫化物(A) 细系 粗系 氧化铝类(B) 细系 粗系 硅酸盐类(C) 细系 粗系 球状氧化物(D) 细系 粗系
一
1150290242060T1 1150290241040T1 1140315642010T1
一般矿泉水～4元/公斤
价格：高性能钢材 高端矿泉水
高性能钢材：6000（特殊 钢） ～30000（不锈钢）元/吨
法国依云矿泉水～20元/公斤
钢材何去何从？
高性能钢的主要特征
高质量 高性能
力学性能
环境友好
低成本
窄化学成分 强度和韧性 高纯净度 生产/加工/应 服役性能 生产/加工/应 用过程中 高均匀度 疲劳 / 延迟断 用过程中 裂 / 腐 蚀 / 蠕 稳定和经济地 组织控制 成本低 变 回收利用 高尺寸精度 工艺性能 高表面质量 冷热加工
• 转（电）炉—连（模）铸—热轧—热处理—钢板
• 三步法冶炼—连铸—热连轧—冷连轧—不锈钢薄板 • 电（转）炉—精炼—连铸—连轧—精整热处理—棒 线材 • 特冶—模铸—快锻—径锻—热处理—粗加工—锻材 • 电炉—精炼—连铸—轧管—精整热处理—钢管
价格：普通钢材 一般矿泉水
普通钢材：3600（钢筋） ～ 5000（冷板）元/吨
80 70 60 50 40 30 20 10 0 500 total elongation, %
Cr-Mo-(Ni) 300M AF1410 A100 45CrNi2MoV Req.
1000 1500 2000 2500 ultimate tensile strength, MPa
3000
均匀度
关键是调控相变中合金元素扩散 carbon diffusion in steel
0.20%C
0.54%C
中锰钢相变中的锰扩散
12
Mn concentration (%)
9 6 3 0 575 Austenite Ferrite
600 625 650 675 700 O T, Annealing temperature ( C)
三
1150290342060T1 1150290341040T1
Inclusions control
Conventional process
The new process
Sanyo的夹杂物评估技术 从高洁净钢到超高洁净钢
The largest inclusions observed in each of thirty samples with a 100mm2 test area Conventional high cleanliness steel (oxygen content: 5 ppm) Premium cleanliness steel (oxygen content: 5 ppm)
大同特殊钢公司高均匀度模具钢
高品质基础件用特殊钢
齿轮钢 螺栓钢
1200MPa
-1600MPa 12.9 KISCC30MPam1/2 1800MPa -10.3b
1500MPa
-11000MPa 16.9 KISCC30MPam1/2 2000MPa -10.5b
弹簧钢 轴承钢
• 后步精整热处理技术研究
– 组织调控技术与缺陷检测控制技术
• 高性能钢品种的应用技术研发
需要关注的共性问题
• 洁净度 • 均匀度
– 模具钢等向性 – 齿轮钢带状组织、淬透性带宽
• 产品质量稳定性和一致性 • 产品的尺寸精度 • ……
产品的稳定性和一致性
• • • • 生产工艺流程的不断优化 品种开发能力、关键钢材品种的特征 关键工艺技术，尤其与设备的相关性 生产工艺流程的在线控制，尤其是成分的 精确控制，轧制模型的动态调整 • 在线热处理、在线探伤、在线精整 • 原材料品质
不锈钢中氮含量不断提高
大同特殊钢公司非調質鋼技术
神户制钢气阀弹簧钢市场占有率逐年提高
高性能钢的关键技术
• 高洁净度化学冶金与精确控制化学成分技术 • 凝固过程的洁净度与均匀度控制技术
– 板（方、圆）坯连铸、大锭型模铸、大锭型电渣的 凝固控制技术
• 高性能钢的轧制（锻造）工艺技术
– 提高钢材尺寸精度与表面质量 – 在线热处理技术
0
800
钢铁材料是除水泥外最大量的结构材料 也是最大量的功能材料（硅钢）
250000
主要结构材料的产量，万吨 200000 150000 100000 50000 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 水泥 106400 123500 135000 138800 163000 186800 206300 218400 粗钢 34940 41880 48900 50026 56784 62670 68300 71650 塑料 2500 2802 3302 3713 4479 5830 5474 5781 十种有色金属 1631 1917 2360 2519 2681 3152 3438 3691
均匀度
• • • • 碳和合金元素的分布均匀分布 夹杂物（硫化物、氧化物）分布不均匀 钢材硬度分布需更加均匀，提高加工性能 化学成分的偏析控制降低热处理变形
产品的尺寸精度
• 使用高精度轧机，如kocks轧机，提高棒材 的尺寸精度 • 生产高精度管材，采用同样牌号的锅炉 管，使用国内管材的机组效率需要提高 • 扁钢边角锐度需要达到先进水平
40
10 GDP Crude Steel 粗钢产量， Mt 1000 1200 200 400 600
0
1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012
钢是经济发展的材料基础
（夹杂I+组织S+陷阱控制T—CrNiMoV合金化+工艺）
1000 900 Fatigue limit, MPa 800 700
Fatigue limit improved by IST
conventional
ADVANS 2000S
IST技术提高抗疲劳性能
600
500 400 300 200 500
高性能钢铁材料发展 及对材料测试技术需求
钢铁研究总院 中国金属学会特殊钢分会 董 瀚 2013年11月7日 北京
我们为什么需要高性能钢？
世界上每两吨钢中有一吨产自大陆
1800
1600 粗钢产量，百万吨 1400 1200 1000 世界其它 中国
800
600 400 200 0
年度
GDP，万亿元 20 30 50 60
1000
1500
Rm, MPa
2000
2500
组织调控
The precipitation of carbon
tempered at 150℃
tempered at 165℃
极端马氏体组织 EAF-VIM 4340
900 800 700 600 HV 500 400 300 200 100 0 1200 1400 1600 Rm, MPa 1800 2000 2200 ASB 基体
材料：人类文明标志
材料文明 石器时代 大量应用的大致时间 2,000,000BC 12,000BC 3,000BC 从1,000BC至今? 1945AC 1968AC 1950
陶器时代
青铜时代 铁器时代 核材料? 硅材料?
多种材料并存?
我国钢铁工业发展的 约束条件
气候变化
矿产资源
水资源
能源 15% comsumed in steel sector
高强度化是钢的发展主题
珠光体钢
马氏体钢 贝氏体钢 1600 800 800
2000
1000 800
1200
1400
1700
奥氏体钢
铁素体钢 0
500 600 600
500 400400 1000 2000 3000 Rm, MPa 4000
industrial target potential 5000 6000
ASB组织形貌
ASB组织形貌 ASB断口形貌
高分辨原子像
ASB的组织形态
超细组织 衍射斑点
100nm
高性能钢的组织调控理论与技术基础研究 国家科技部973计划项目
600℃一万小时持久强度，MPa 建筑用钢屈服强度，MPa 1000 800 600 400 200 0 Q235 Q345 Q420 Q460 Q590 Q690 Q780 Q980 250 200