“钢铁企业是材料制造企业，如何制造出更好的材料是我们追求的目标之一。”6月25日，在中国（黄石）特钢产业发展大会上，国家“973”计划首席科学家，上海大学材料科学与工程学院院长、教授董瀚表示，绿色化、智能化和新产品都应该是钢铁工业的发展热点。
图为董瀚
庞大的钢铁需求迫切需要新型钢铁材料来匹配
作为第二大量的结构材料和最大量的功能材料，钢铁材料的高性能化对构件和零件的高效化和长寿命影响非常大，可以促进运动机械的轻量化与节能减排、建筑设施的材料应用减量化和长寿命、能源生产装备的能源转换高效率与节能减排等。“钢铁材料的高性能始终是发展主题，是绿色化的重要途径。”董瀚表示。特别是人类进入工业化之后的几百年间，钢铁材料的高性能化发展促进了许多新型钢铁材料的出现。“21世纪的中国钢铁产量也已多年达到世界一半，历史赋予了我们创新任务，我们应该创新打造什么样的钢铁材料呢？”董瀚说，庞大的钢铁生产与需求，迫切需要钢铁企业研发出新型高性能的钢铁材料，具有更高强度、高韧塑性、抗疲劳、耐高温、抗低温、耐腐蚀、耐磨损等特性。与今天钢铁行业热门的绿色化和智能化一样，钢铁材料的高性能化同样是钢铁企业需要特别关注的问题。
董瀚表示，过去，我国更多的是采用国外的钢号体系，尽管有一些创新和应用，但是与我国作为钢铁大国的地位不匹配，特别是在量大面广的钢铁材料方面。“我国普碳钢占比为70%，是量大面广的钢铁材料，能不能找到成本低的改善耐蚀性的方法呢？”董瀚表示，我国高丰度镧铈稀土是很好的合金化元素，钢中的微量镧铈多形合金化，可以促进普碳钢的耐蚀性达到传统耐蚀钢的水平。这是符合我国资源合理利用的绿色钢铁材料技术。
基础研究是材料、工艺和装备创新的基础
近年来，我国特钢发展迅速，有力地支撑了经济、国防和社会的发展，但当前“卡脖子”问题涉及特钢的装备比较多，如高端轴承、高铁轮对、风电轴承、客机起落架、乘用车发动机紧固件等。“我们需要仔细分析，哪些是由于产品体系认证导致的特钢应用障碍？哪些是特钢企业还不能够生产的材料？”董瀚说，西方国家材料生产与装备制造是相互关联匹配逐渐发展起来的，形成了一套完善的体系；而我国的发展是跨越式的，国产特钢产品拟进入一些装备制造领域，也需要匹配一定的体系准入。此外，应与上下游产业链紧密合作，开展新材料的生产与应用的体系创新工作。
董瀚进一步表示，新材料的创新不是一蹴而就的，除了上述各种基础条件外，基础研究一定要进行。基础研究是创新的源头，是材料、工艺和装备创新的基础。要形成鼓励和支持基础研究和创新实践的氛围，逐渐改变跟随创新的做法。
举例来说，冷拔珠光体钢丝可应用在桥梁钢绞线、汽车子午线轮胎等方面，工业产品的强度分别达到2200兆帕级和4000兆帕级，实验室强度可接近6000兆帕。探索钢的强化极限，可能会形成新型超高强度钢，应用在航空、航天、舰船、兵器、机械等领域。过去汽车钢板的强度一般不超过1000兆帕，现在普遍应用了1500兆帕级的热成形钢，甚至达到了2000兆帕级。
再如，美国、日本、德国等机构开展超高纯铁的性能联合检测工作，结果表明6N级纯铁的屈服强度可以低至40兆帕，我国制备的4N级纯铁的屈服强度低至60兆帕，均明显低于教科书中通过理论推导出的纯铁的强度。除了强度之外，纯度提高后，纯铁的电磁性能、耐腐蚀性能等也表现出一定的变化。因此，作为原料的纯铁和作为材料的纯铁的确还有很大的发展空间。
此外，非调质钢可以帮助零部件制造企业减免热处理，节约热处理能耗，降低污染可能性，提高产品合格率；棒线材在线退火技术可以应用在中高碳特钢产品生产过程中，减免离线热处理；抗疲劳破坏的超高强度弹簧钢应用于汽车少片簧，可以实现轻量化；等等。它们都是最好的绿色化高性能钢铁材料。
“未来的材料生产与零部件制造的全产业链绿色化发展，为各特钢产品、工艺、装备创新提供了前所未有的机遇。”董瀚说。
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