中國(guó)冶金報(bào) 中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 李倩 報(bào)道
記者 顧學(xué)超 攝影
“鋼鐵企業(yè)是材料制造企業(yè)，如何制造出更好的材料是我們追求的目標(biāo)之一。”6月25日，在中國(guó)（黃石）特鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)上，國(guó)家“973”計(jì)劃首席科學(xué)家，上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)、教授董瀚表示，綠色化、智能化和新產(chǎn)品都應(yīng)該是鋼鐵工業(yè)的發(fā)展熱點(diǎn)。
圖為董瀚
龐大的鋼鐵需求迫切需要新型鋼鐵材料來(lái)匹配
作為第二大量的結(jié)構(gòu)材料和最大量的功能材料，鋼鐵材料的高性能化對(duì)構(gòu)件和零件的高效化和長(zhǎng)壽命影響非常大，可以促進(jìn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的輕量化與節(jié)能減排、建筑設(shè)施的材料應(yīng)用減量化和長(zhǎng)壽命、能源生產(chǎn)裝備的能源轉(zhuǎn)換高效率與節(jié)能減排等。“鋼鐵材料的高性能始終是發(fā)展主題，是綠色化的重要途徑。”董瀚表示。特別是人類進(jìn)入工業(yè)化之后的幾百年間，鋼鐵材料的高性能化發(fā)展促進(jìn)了許多新型鋼鐵材料的出現(xiàn)。“21世紀(jì)的中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量也已多年達(dá)到世界一半，歷史賦予了我們創(chuàng)新任務(wù)，我們應(yīng)該創(chuàng)新打造什么樣的鋼鐵材料呢？”董瀚說(shuō)，龐大的鋼鐵生產(chǎn)與需求，迫切需要鋼鐵企業(yè)研發(fā)出新型高性能的鋼鐵材料，具有更高強(qiáng)度、高韌塑性、抗疲勞、耐高溫、抗低溫、耐腐蝕、耐磨損等特性。與今天鋼鐵行業(yè)熱門(mén)的綠色化和智能化一樣，鋼鐵材料的高性能化同樣是鋼鐵企業(yè)需要特別關(guān)注的問(wèn)題。
董瀚表示，過(guò)去，我國(guó)更多的是采用國(guó)外的鋼號(hào)體系，盡管有一些創(chuàng)新和應(yīng)用，但是與我國(guó)作為鋼鐵大國(guó)的地位不匹配，特別是在量大面廣的鋼鐵材料方面。“我國(guó)普碳鋼占比為70%，是量大面廣的鋼鐵材料，能不能找到成本低的改善耐蝕性的方法呢？”董瀚表示，我國(guó)高豐度鑭鈰稀土是很好的合金化元素，鋼中的微量鑭鈰多形合金化，可以促進(jìn)普碳鋼的耐蝕性達(dá)到傳統(tǒng)耐蝕鋼的水平。這是符合我國(guó)資源合理利用的綠色鋼鐵材料技術(shù)。
基礎(chǔ)研究是材料、工藝和裝備創(chuàng)新的基礎(chǔ)
近年來(lái)，我國(guó)特鋼發(fā)展迅速，有力地支撐了經(jīng)濟(jì)、國(guó)防和社會(huì)的發(fā)展，但當(dāng)前“卡脖子”問(wèn)題涉及特鋼的裝備比較多，如高端軸承、高鐵輪對(duì)、風(fēng)電軸承、客機(jī)起落架、乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)緊固件等。“我們需要仔細(xì)分析，哪些是由于產(chǎn)品體系認(rèn)證導(dǎo)致的特鋼應(yīng)用障礙？哪些是特鋼企業(yè)還不能夠生產(chǎn)的材料？”董瀚說(shuō)，西方國(guó)家材料生產(chǎn)與裝備制造是相互關(guān)聯(lián)匹配逐漸發(fā)展起來(lái)的，形成了一套完善的體系；而我國(guó)的發(fā)展是跨越式的，國(guó)產(chǎn)特鋼產(chǎn)品擬進(jìn)入一些裝備制造領(lǐng)域，也需要匹配一定的體系準(zhǔn)入。此外，應(yīng)與上下游產(chǎn)業(yè)鏈緊密合作，開(kāi)展新材料的生產(chǎn)與應(yīng)用的體系創(chuàng)新工作。
董瀚進(jìn)一步表示，新材料的創(chuàng)新不是一蹴而就的，除了上述各種基礎(chǔ)條件外，基礎(chǔ)研究一定要進(jìn)行。基礎(chǔ)研究是創(chuàng)新的源頭，是材料、工藝和裝備創(chuàng)新的基礎(chǔ)。要形成鼓勵(lì)和支持基礎(chǔ)研究和創(chuàng)新實(shí)踐的氛圍，逐漸改變跟隨創(chuàng)新的做法。
舉例來(lái)說(shuō)，冷拔珠光體鋼絲可應(yīng)用在橋梁鋼絞線、汽車子午線輪胎等方面，工業(yè)產(chǎn)品的強(qiáng)度分別達(dá)到2200兆帕級(jí)和4000兆帕級(jí)，實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)度可接近6000兆帕。探索鋼的強(qiáng)化極限，可能會(huì)形成新型超高強(qiáng)度鋼，應(yīng)用在航空、航天、艦船、兵器、機(jī)械等領(lǐng)域。過(guò)去汽車鋼板的強(qiáng)度一般不超過(guò)1000兆帕，現(xiàn)在普遍應(yīng)用了1500兆帕級(jí)的熱成形鋼，甚至達(dá)到了2000兆帕級(jí)。
再如，美國(guó)、日本、德國(guó)等機(jī)構(gòu)開(kāi)展超高純鐵的性能聯(lián)合檢測(cè)工作，結(jié)果表明6N級(jí)純鐵的屈服強(qiáng)度可以低至40兆帕，我國(guó)制備的4N級(jí)純鐵的屈服強(qiáng)度低至60兆帕，均明顯低于教科書(shū)中通過(guò)理論推導(dǎo)出的純鐵的強(qiáng)度。除了強(qiáng)度之外，純度提高后，純鐵的電磁性能、耐腐蝕性能等也表現(xiàn)出一定的變化。因此，作為原料的純鐵和作為材料的純鐵的確還有很大的發(fā)展空間。
此外，非調(diào)質(zhì)鋼可以幫助零部件制造企業(yè)減免熱處理，節(jié)約熱處理能耗，降低污染可能性，提高產(chǎn)品合格率；棒線材在線退火技術(shù)可以應(yīng)用在中高碳特鋼產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，減免離線熱處理；抗疲勞破壞的超高強(qiáng)度彈簧鋼應(yīng)用于汽車少片簧，可以實(shí)現(xiàn)輕量化；等等。它們都是最好的綠色化高性能鋼鐵材料。
“未來(lái)的材料生產(chǎn)與零部件制造的全產(chǎn)業(yè)鏈綠色化發(fā)展，為各特鋼產(chǎn)品、工藝、裝備創(chuàng)新提供了前所未有的機(jī)遇。”董瀚說(shuō)。
