研發超低碳貝氏體鋼的幾個技術關鍵

超低碳貝氏體鋼(ULCB)被國際上稱為21世紀的新一代鋼鐵材料，由于相對較低的生產成本，并具有高強度、高韌性、理想的屈強比及優良的焊接性能等，所以近年來國內外各鋼鐵公司都致力于這種新鋼種的開發研制。在我國，超低碳貝氏體鋼的研發雖然起步較晚，但進展很快。上世紀80年代末北京科技大學與寶鋼合作開展了含鈮超低碳貝氏體管線鋼的研究。90年代初北京科技大學與武鋼開展了鈮微合金化超低碳貝氏體工程機械用鋼研究與開發，其中一個品種已全面投產。1995年以來在武鋼又進行了600～700MPa級Cu－Nb－B系超低碳貝氏體鋼的研究。特別是1998年國家973項目啟動以來，研發工作取得了重大進展。在鞍鋼、武鋼大生產軋制條件下已實現了屈服強度達800MPa級的超低碳貝氏體鋼中厚板的成功試制。目前，舞鋼已可生產最大厚度達50mm的超低碳貝氏體鋼板。

實現超低碳貝氏體鋼的產業化，有幾個關鍵的技術因素。一是鋼包冶金技術的大規模應用，這樣在煉鋼時，當碳含量大幅度降低后，鋼中氧氮等氣體含量仍能得以降低，各種微量元素的回收得到控制。二是在熱加工技術上全面應用TMCP（控軋控冷）技術，使鋼種生產全過程的控制得以實現。三是鈮、鈦、釩、硼等微合金元素的研究與應用得到全面發展，特別是微量鈮以及Nb－B、Nb－Cu－B等元素的綜合作用研究和應用在這一發展過程中起了突出的作用。

以舞鋼開發超低碳貝氏體鋼WH70鋼種（屈服強度590～775MPa，抗拉強度700～830MPa）為例，其技術關鍵點有：（1）合金設計采用Mn-Nb-Cu-B型，碳含量控制在0.05%以下。為了能夠在40mm以上規格的厚板中獲得更多的貝氏體組織，Mo的加入量控制在0.35%左右。（2）冶煉采用真空精煉，鋼液在真空下進行殘氧脫碳反應，以控制較低的碳含量；并進行Ca處理以控制鋼中的硫含量及硫化物的形態；采用氬封保護澆注。（3）采用控軋工藝，實現再結晶區-未再結晶區-兩相區三個階段的控制軋制。加大軋后水冷速度，水冷速度控制在4～8℃/s，水冷終止溫度控制在560～620℃。（4）時效工藝上運用Cu的時效析出物ε-Cu微粒對鋼進行沉淀強化。時效處理在高于時效強化峰值溫度（約550℃）的溫度區進行，使其析出物的數量和尺寸適當，以避免對韌性的損害。