新日鐵住金著手開發(fā)通過有效利用輕元素，將稀有元素添加量控制到10%以下的高碳鋼，近期，實驗室階段的高碳鋼達到了兼具1.5GPa抗拉強度和15%延伸率的綜合性能水平。
日前在日本召開的新結構材料技術研究團隊（ISMA）成果報告會上，新日鐵住金技術開發(fā)研究所基礎冶金學研究部人員作了相關報告。這是ISMA推進研發(fā)革新鋼板的環(huán)節(jié)之一，該項目以新日鐵住金為首，聯(lián)合日本東北大學、北海道大學、山形大學、靜岡大學、綜合科學研究機構東海事業(yè)中心等組成研發(fā)團隊，通過有效利用碳和價格低但不易作為鋼鐵材料使用的輕元素，研究開發(fā)既能降低成本，又可同時實現(xiàn)高強度和高延伸率的鋼材。
ISMA所謂“革新鋼板”的最終目標是開發(fā)同時具有1.5GPa抗拉強度、20%延伸率的冷沖壓用高強度高延展性鋼板。新日鐵住金、JFE鋼鐵公司以及神戶制鋼均已經(jīng)于2014財年（截至2015年3月底）末提前一年實現(xiàn)了同時具有抗拉強度1.2GPa和延伸率15%這一階段性目標。
新日鐵住金團隊通過高度控制金屬組織，在確保強度和延展性的同時，使用輕元素，將稀有元素添加量控制到10%以下，進一步推進“革新鋼板”的開發(fā)，對0.6%C鋼的最佳組織控制方式及輕元素對各項特性的影響進行了調查研究，對于含有輕元素的鋼，以細化原有奧氏體晶粒的馬氏體組織為基體，同時實現(xiàn)了抗拉強度1.5GPa和延伸率15%以上的優(yōu)良性能。
具體而言，通過采用利用激光的可現(xiàn)場動態(tài)觀察中高溫度區(qū)域組織變化的分析裝置（最高加熱溫度1200℃），確立了對1000℃以上組織變化的現(xiàn)場觀察和結晶方位分析方法。實現(xiàn)了輕元素晶界偏析預測手法，并擴展到開發(fā)鋼的成分設計以及擴展到加工、熱處理等方面。該裝置作為“革新性新結構材料等研究開發(fā)”的重要一環(huán)，被命名為“FE-SEM/SIM/EBSD裝置”。該裝置的開發(fā)，對確定實現(xiàn)鋼超高強度的關鍵輕元素的功能發(fā)揮作用。
開發(fā)的鋼材與使用合金元素的鋼材相比，尚存在對腐蝕性影響較大等問題，今后，研究團隊將嘗試利用輕元素保證鋼板表面質量等。為了實現(xiàn)ISMA提出的到2022年完成最終目標——同時達到抗拉強度1.5GPa、延伸率20%，需要將可靠性評價（腐蝕、延遲破壞等）的研究作為共同協(xié)作課題向前推進。