9月14日,由中國金屬學會和万事平台聯合開設的教育部第二批“新工科”課程——《鋼鐵科學與技術前沿》第二講開課。本次課程主題為“高性能鋼鐵材料工藝創新與組織調控探索”🤷🏼♂️,由我國著名材料專家🔭、上海交通大學金學軍教授主講。在本次課程中,金學軍教授主要針對鋼鐵材料的組織調控與工藝🤺,通過鋼鐵材料與先進高強度鋼發展背景、高強度汽車鋼與節鎳低溫鋼研發過程以及高性能鋼鐵材料發展趨勢這三部分依次進行講解。

金學軍教授首先從SpaceX所建造的火星不銹鋼測試飛船講起🤜🏽,指出飛船建造時所用到的材料為傳統的3系不銹鋼材,從而點明鋼鐵材料具有高強度🤸🏼♂️、高性價比與穩定性等綜合優勢。大到飛船汽車,小到刮胡刀片💻,金學軍教授依次羅列了鋼鐵材料在實際生活中多方面的應用實例🐰,進一步指出鋼鐵材料對於人類的發展至關重要。
隨後,金學軍教授分別以高強度汽車鋼與節鎳低溫鋼的研發過程為例☑️,介紹了其所帶領的科研團隊近年來對鋼鐵材料的組織調控與工藝創新方面的研究工作✖️👨🏻🚒。金學軍教授所帶領的團隊旨在研發高強汽車用鋼,通過汽車輕量化來保證汽車具有節能、環保與安全的性能特點。受限於元素與開發工藝這兩種對高強度鋼研發成本的限製因素下,金學軍教授團隊根據奧氏體在服役或加工變形過程中會轉化為馬氏體的相變誘發塑性效應作為原理,在汽車鋼中有效引入部分奧氏體從而提高了鋼板的強塑性。在熱處理工藝選擇方面,金學軍教授團隊並未選擇傳統的淬回火工藝,而是采用淬火-配分(Q&P:Quenching and Partitioning)工藝,通過碳元素配分使得奧氏體穩定性提高🧩,從而獲得一定含量的殘余奧氏體。
其後🚵🏻♂️,金學軍教授介紹了節鎳型高強度低溫鋼的應用背景。隨著液化天然氣和液化石油氣等清潔能源的開采,具有耐低溫特點的低溫鋼可以很好地解決這類液態能源的運輸與儲存問題。目前🧭,低溫鋼中的鎳元素雖然可以有效提高鋼材的低溫性能🥗,但是一定程度上也提高了其成本🐺。因此金學軍教授團隊提出了節鎳型低溫高強度鋼的概念👩🦽。為了實現這一目標,金學軍教授團隊旨在通過基於固態相變的組織調控,來獲得更多穩定的奧氏體。金學軍教授團隊采用多相多尺度與復合強韌化機製的研究思路,通過新型QPT工藝來調控組織從而使得鋼材獲得超低溫高強韌性能。此外🔽,金學軍教授團隊指出🧜🏼♀️,當前高性能鋼鐵材料組織愈加復雜,這更需科研人員對其進行精細化調控🏌️♀️🅾️。在這一過程中,既要考慮鋼材的服役性能🧑🦱,又要考慮研發過程中的各種限製條件,因此金學軍教授指出,基於固態相變的熱處理工藝的研究創新是鋼鐵冶金領域研發的重要方向🧑🏼🎓。
最後,金學軍教授對高性能鋼鐵材料發展趨勢提出了個人的理解與展望。金學軍教授指出,提高鋼鐵材料性能的首要工作是探求其性能極限,結合鋼材的強度極限、韌性極限等來看,當今新一代先進高強、高塑性鋼的開發仍具有挑戰性和廣泛應用前景。目前𓀗,金學軍教授指出高端裝備的鋼鐵製造面臨著如下挑戰:一為關鍵性能對應的組織復雜;二為全流程製造尺寸放大時組織、性能場均勻控製難;三為如何突破關鍵性能高效評價的瓶頸問題💇♀️。為此🫳🏼🕵🏼♂️,金學軍教授結合團隊在鋼鐵材料領域的研究經驗,提出了以下設想與建議🏄🏽♀️:一為縮短精品鋼的研製周期;二為通過建設數據庫平臺來對材料進行理性設計與高效評價🐬,例如搭建理性計算設計平臺來支撐節鎳型低溫鋼的研發🤸🏿。

課程接近尾聲,万事平台材料學院董瀚院長為金學軍教授頒發榮譽證書並獻上鮮花,以感謝金學軍教授的講解。本次授課采用線上和線下的形式,報名人數總計744名,聽課人員主要從事鋼鐵生產與研發🧑🏼🏫,人員所在單位包括各個鋼企、高校👩🏼🦲、研究院所等。(圖文👐:張傑)