該團隊以基礎(chǔ)研究促進技術(shù)創(chuàng)新

該團隊成員在中錳鋼溫成形汽車B柱試制現(xiàn)場

　　鸞翔鳳集——鍛造精兵隊伍

　　針對鋼鐵材料的高性能化發(fā)展趨勢，2018年，上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長、博士生導(dǎo)師董瀚教授在上海大學(xué)已有基礎(chǔ)上，以產(chǎn)鋼和用鋼發(fā)達的長三角地區(qū)為依托，聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢科研和產(chǎn)業(yè)資源，廣納英才，構(gòu)建了一支有競爭力、積極進取、敢打硬仗的高性能鋼鐵材料科研團隊——上海大學(xué)和上海大學(xué)（浙江）高端裝備基礎(chǔ)件材料研究院高性能鋼鐵材料團隊（以下簡稱上海大學(xué)和上善院高性能鋼鐵材料團隊）。

該團隊在純鐵、鋼、鑄鐵等鋼鐵材料領(lǐng)域形成了持續(xù)創(chuàng)新的研發(fā)能力

　　上海大學(xué)和上善院高性能鋼鐵材料團隊以善于科學(xué)發(fā)現(xiàn)、勇于技術(shù)創(chuàng)新、敢于工程實踐，持續(xù)不斷地提高鋼鐵材料性能為發(fā)展目標，引領(lǐng)高性能鋼鐵材料領(lǐng)域科技進步和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。該團隊不僅關(guān)注鋼鐵材料的性能，而且關(guān)注鋼鐵材料的壽命，主要體現(xiàn)在對鋼鐵材料延遲斷裂、疲勞、腐蝕、摩擦磨損方面的研究。

　　該團隊在純鐵、鋼、鑄鐵等鋼鐵材料領(lǐng)域形成了持續(xù)創(chuàng)新的研發(fā)能力，把科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)創(chuàng)新、工程實踐3個層面的科研工作緊密結(jié)合起來，并相互關(guān)聯(lián)促進。

　　高純鐵

　　該團隊與河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司緊密合作，在其超高純生鐵的基礎(chǔ)上，開發(fā)大規(guī)模火法冶金生產(chǎn)4N級高純鐵技術(shù)。他們在實驗室通過等離子滴溶法制備出4N7高純鐵，通過電解法制備出3N7高純鐵，顯現(xiàn)出獨特的電磁性能和力學(xué)性能特征，有力推動了我國高超純鐵制備和應(yīng)用技術(shù)進步。

2N-4N純鐵室溫拉伸、耐大氣腐蝕和直流軟磁性能

　　該團隊創(chuàng)新稀土多形合金化技術(shù)和高效穩(wěn)定均勻分布的鑭鈰稀土合金化生產(chǎn)工藝技術(shù)，將我國低成本、高豐度的鑭鈰稀土應(yīng)用在量大面廣的普碳鋼中，使稀土耐蝕普碳鋼耐蝕性達到傳統(tǒng)耐候鋼水平。該團隊與多家企業(yè)合作，包括內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司、安陽鋼鐵集團、上海梅山鋼鐵股份有限公司、江蘇沙鋼集團有限公司、秦皇島佰工鋼鐵有限公司、冀南鋼鐵集團、中信金屬股份有限公司、鹽城市聯(lián)鑫鋼鐵有限公司、廣西盛隆冶金有限公司、江西臺鑫鋼鐵有限公司、陜西鋼鐵集團有限公司、中天鋼鐵集團有限公司、江蘇永鋼集團有限公司等，形成了稀土耐蝕普碳鋼系列產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于輕鋼結(jié)構(gòu)住房、鋼結(jié)構(gòu)廠房、鋼筋混凝土建筑和地螺絲、集裝箱、裝飾裝修外掛件及龍骨等領(lǐng)域。該團隊與鹽城市聯(lián)鑫鋼鐵有限公司合作，采用變形誘導(dǎo)相變技術(shù)開發(fā)了微晶HRB400ERE 稀土耐蝕螺紋鋼,目前已經(jīng)生產(chǎn)和應(yīng)用稀土耐蝕螺紋鋼3.5萬噸。

稀土耐蝕普碳鋼中的稀土氧硫比、周浸耐腐蝕性能數(shù)據(jù)及上善院示范應(yīng)用建筑

19.8級緊固件工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線

　　該團隊在多年研究基礎(chǔ)上，聯(lián)合河北龍鳳山鑄業(yè)有限公司、七豐精工科技股份有限公司、舟山市7412工廠等單位，于2021年成功研制出最高強度的19.8級緊固件，是國際上緊固件與材料攀登強度高峰一個突破，形成了緊固件用鋼超高強化組織調(diào)控、氫陷阱與強化界面降低延遲斷裂敏感性以及夾雜物性態(tài)控制的提高抗疲勞破壞性能技術(shù)。19.8級超高強緊固件將有力推動我國重大裝備的輕量化制造，促進我國的鋼鐵生產(chǎn)與緊固件制造領(lǐng)先世界。

　　該團隊基于變形誘導(dǎo)相變原理及緊固件用鋼的在線組織調(diào)控技術(shù)，研制出高強緊固件用冷作硬化非調(diào)質(zhì)鋼和在線退火冷鐓鋼產(chǎn)品，縮短緊固件生產(chǎn)周期，降低能耗和減少二氧化碳排放。該團隊與南京鋼鐵有限公司、中天鋼鐵集團有限公司、東北特殊鋼集團股份有限公司、江蘇永鋼集團有限公司合作研制出冷作硬化非調(diào)質(zhì)鋼線材，替代傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼制備汽車用8.8級、9.8級和10.9級緊固件，省掉球化退火和調(diào)質(zhì)處理工序。其中8.8級非調(diào)質(zhì)鋼細長桿螺栓已應(yīng)用于通用汽車公司的新能源汽車電池包。該團隊與中天鋼鐵集團有限公司研制出SWRCH35K、10B21、10B33等在線退火軟化冷鐓鋼，實現(xiàn)免退火冷鐓成型。其中SWRCH35K在線獲得超量鐵素體及退化和球化珠光體組織，鐵素體含量大于80%，珠光體球化率達到4級，硬度不大于76HRB（洛氏硬度）。

　　該團隊根據(jù)汽車行業(yè)對耐高溫緊固件用A286和Nimoic80A材料的國產(chǎn)化需求，與泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、舟山市7412工廠、東北特殊鋼集團股份有限公司等單位聯(lián)合，利用材料純凈度和均質(zhì)性控制、線材表面質(zhì)量控制和皮膜優(yōu)化等技術(shù)，滿足材料冷鐓成型及服役性能要求，實現(xiàn)批量穩(wěn)定性控制和進口替代。

　　該團隊致力于對影響軸承鋼疲勞因素的研究應(yīng)用和新型軸承鋼材料的基礎(chǔ)研究，成功開發(fā)出新型的UHBS軸承鋼系列，抗拉強度≥2000兆帕，疲勞強度≥900兆帕，具有優(yōu)異的高溫性能，在500℃~600℃溫度條件下韌性突出，并具有良好的耐蝕性。自2021年開始，該團隊與河鋼石鋼公司共同開發(fā)的新能源汽車用高端軸承鋼，氧含量穩(wěn)定控制在（3～6）×10-6，鈦含量≤10×10-6，磷含量≤0.009%，硫含量≤0.002%，砷+錫+銻≤60×10-6，帶狀碳化物和網(wǎng)狀碳化物均≤1.0級。該團隊與瑞典OVAKO集團、英國劍橋大學(xué)保持長期合作交流。

　　該團隊將堅持以國家和行業(yè)對于高端軸承鋼的戰(zhàn)略需求為出發(fā)點，聚焦于長壽命的軸承鋼材料基礎(chǔ)研究和熱處理方面關(guān)鍵共性問題，致力于新型軸承材料研發(fā)、梯度材料設(shè)計制備、軸承鋼超純凈化和材料的各向同性研究應(yīng)用，以及軸承鋼大數(shù)據(jù)平臺中心建設(shè)等方面，為行業(yè)進步提供更好的全流程的解決方案。

　　該團隊與江陰華潤制鋼有限公司開展高碳高合金工模具鋼連鑄技術(shù)合作。該公司利用弧形連鑄機生產(chǎn)M2、D2、DC53、4Cr13、Cr8、Cr12MoV、4341等高碳高合金工模具鋼連鑄坯，質(zhì)量優(yōu)異且穩(wěn)定，碳化物細小均勻分布，其綜合性能優(yōu)于采用模鑄工藝生產(chǎn)鋼錠。此外，弧形連鑄機具有生產(chǎn)效率高、成坯率高、金屬收得率高、節(jié)能降耗等優(yōu)勢。

高速鋼弧形連鑄與模鑄工藝的組織對比

　　高純生鐵與鑄鐵

　　該團隊貫通純鐵—鋼—鑄鐵等碳合金化的鐵基新材料研發(fā)，相互借鑒促進發(fā)展。以該團隊與河北龍鳳山鑄業(yè)合作研發(fā)4N級高純鐵作為原材料，可滿足超高強度鋼在飛機關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件、火箭發(fā)動機部件、超級防彈鋼板等特殊領(lǐng)域?qū)υ霞冭F的高純度要求；采用超高純生鐵作為原材料，同時結(jié)合多形合金化技術(shù)，開發(fā)了抗菌毒灰口鑄鐵鍋和琺瑯鍋，提高人們?nèi)粘Ｉ钇焚|(zhì)；與濰柴公司合作，開發(fā)發(fā)動機缸蓋用高性能蠕鐵技術(shù)，制備出新型稀土合金化柴油發(fā)動機缸蓋，其力學(xué)性能符合國標（GB/T 26655）要求。目前，該團隊正與興國鑄業(yè)合作探索球墨鑄鐵和球墨鑄鋼型材生產(chǎn)的新型高效工藝流程技術(shù)。

（董瀚 滿廷慧/文 上海大學(xué)和上善院高性能鋼鐵材料團隊/供圖）