我国2006年的钢产量将超过4亿t，为欧盟、日、美等产钢大国的总和，同时将成为钢材净出口国，堪称超级产钢大国。但不足的是技术较差，突出表现在不少高性能钢材还依赖进口。为了尽快由大变强，本文介绍日本高性能钢材的10年技术进步概况以供有关参考。

    一、日本高性能钢材的基础技术开发

    日本从上世纪70年代初即成为钢产量超亿吨和出口比大于30％的世界钢铁强国，石油危机后虽产量停滞不升，但为提高出口竞争力，仍十分重视高性能钢材的技术开发。特别是从90年代中起，更把开发高性能钢材作为促进社会节能、减排CO2和实施可持续发展的重要措施，在政府主导和产学研结合下，进行了通过晶粒微细化并在不增加合金下将钢材强度提高一倍的超级金属技术等项目的开发，其成果尤为明显。

    1．晶粒细化

    经过多年基础研究发现，采取相变、析出、再结晶结合的加工热处理方式将金属晶粒微细化到1μm左右时，钢材强度和韧性约可提高一倍，这样不仅有利于大量节约铁合金，还有利于废钢的合理循环利用。以低碳钢为例，晶粒微细化应作好以下几点：（a）奥氏体用母相晶粒的微细化；（b）从加工母相状态的变态；（c）晶粒生成处杂质析出的分散化；（d）增大冷却速度。常用的加工热处理的控轧快冷（TMCP）即利用了其中a、b和d三点，焊接热影响部和机械结构用非调质钢通过组织微细化以改善韧性时则利用了c点。在研究中还发现了贝氏体扩散变态和奥氏体逆变态等微细化组织形成原理及仅对钢板表面组织微细化亦可提高特性和马氏体钢通过强化铁碳化物析出的微细化等方式。

    2．组织和机械特性的关系

    经多年研究和初步应用成果，以0．15％C的低碳细晶粒钢的性能为例简介如下：

    1）屈服强度对晶粒径的依存性。按Hall－Petca关系式，工业纯铁和低碳钢等铁素体系钢铁材料的屈服强度σy与粒径d的关系如下式：

    σy〔GPa〕＝σ0＋0．6×d〔μm〕1／2

    （1）但此式只适用于晶粒完全为等轴形且结晶方位为随机型多结晶形铁的场合，加上过去细粒化的极限为10μm，故对提高强度的作用不大，现随着晶粒微细化到0．1μm，则其作用明显。单晶硬度HV0和HV的关系式如下（HV的极限为12GPa）：HV〔GPa〕＝HV0＋1．8×d〔μm〕－1／2

    （2）延性／脆性迁移温度对粒径的依存性。反映材料破坏现象的延性／脆性迁移温度（DBTT）一般多随强度提高而向高温侧移动，但0．15％C的低碳钢由于粒径微细化而使强度提高时，

    DBTT却向低温侧移动，其关系式如下：

    DBTT〔℃〕＝10－240×d〔μm〕－1／2

    （3）即粒径微细化到1μm时，在液氮温度下亦不脆化，在实用中当低碳钢粒径微细化到2～3μm时便可保证低温韧性。其机理为屈服强度和脆性破坏强度对粒径的依存度以后者为大，故为确保材料韧性时，晶粒微细化成为不可少的重要因素。