低碳貝氏體類型的高強韌含鈮微合金焊接結構鋼
含Nb微合金焊接結構鋼系列研究創建了低碳貝氏體類型的高強韌低成本含Nb微合金結構鋼新體系。通過產學研聯合，在對物理冶金原理深入研究基礎上，發展出全新的中溫轉變組織超細化新思路與新技術，創建了我國新一代高性能低成本含Nb微合金鋼體系。新鋼種在良好韌性基礎下屈服強度達到500～800MPa級，具有優良的綜合性能及可焊性，達到了合金用量少、節能、環保的要求。
項目采用大幅降碳及綜合微合金化設計，通過位錯強化、形變誘導納米析出強化、中溫相變控制、特別是超細組織強化等手段，發展出新一代屈服強度500～800MPa級低碳貝氏體鋼系列，新體系涉及我國千萬噸級低合金鋼的升級換代，對推動我國相關產業鏈向國際先進水平發展起到了重要作用。主要成果包括：
(1)在國際上首創了利用晶內針狀鐵素體對變形奧氏體的分割作用;在變形奧氏體晶粒內形成一定取向差位錯胞狀結構對貝氏體生長的限制作用及納米析出相對亞結構的穩定作用，三位一體的低碳貝氏體組織超細化原理，獲得了微米亞微米超細化低碳貝氏體基體。這種超細化組織具有優良的綜合性能及很高的熱穩定性。形成了系統的低碳貝氏體鋼超細組織的形成、控制及應用理論。
(2)發明了在特定合金成分設計基礎上實現上述超細化思路的弛豫-析出-控制相變專利工藝技術，大幅度提高了工業化產品的綜合性能，實現了低合金鋼種向超細化低碳貝氏體基體的轉換，強度比16Mn鋼翻番，創建了新一代高綜合性能低碳貝氏體鋼系列。
(3)新思路、新技術已在主要冶金企業推廣。低成本、高性能、不需要再加熱淬火的節能型低碳貝氏體鋼已有十個鋼號牞30萬t以上產品投入市場，銷售收入超過15億，企業利稅超過5億元，性能達到國際先進水平。產品已廣泛用于橋梁、海洋平臺、工程機械、采挖設備、軍用舟橋等，推動了高強韌焊接結構鋼產品更新換代。
為實現這一整套創新的微米、亞微米超細中溫轉變組織的形成思路，必須在成分設計上得到高強度、高韌性貝氏體基體，同時在工藝控制技術上實現貝氏體轉變前原始變形奧氏體晶粒的精細分割，形成有能力阻擋貝氏體相變產物長大的分割界面，最終實現高強度、低成本、節能型新一代鋼的全面性能要求。
技術方案及創新成果在對鋼中各類晶體缺陷(特別是變形位錯)與微合金元素(B、Nb、Ti等)交互作用以及在形變熱處理全過程中溶質偏聚、納米析出對貝氏體相變作用等原理長期研究基礎上提出：
(1)新一代鋼采用特殊的成分設計與強韌化手段
新一代鋼采用了大幅度降碳設計(采用0.03%～0.07%C)，可保證在通常的冷卻條件下完全不產生滲碳體，得到塑性和韌性極佳的低碳貝氏體基體。在新鋼種的強化手段上，采用了超低碳及多元微合金綜合作用的合金化設計。鋼種的強化原理，主要是利用切變型相變特有的，可以在相變產物中保留大量變形位錯的位錯強化;利用變形誘導和促進Nb、Ti、V的彌散析出強化及少量納米級的ε-Cu的時效強化;更主要的是利用了相互交叉的微米級貝氏體板條束及亞微米級板條間界的細晶強化。三種主要強化手段強化程度的合理選取，保證了新一代鋼屈服強度達到500～800MPa級，并可進一步發展到1000MPa級以上。
(2)在國際上首次獨創了中溫轉變組織超細化原理
新一代鋼首次采用了晶內針狀鐵素體的分割作用，高溫變形晶體內一定取向差位錯胞狀結構的限制作用以及納米級微合金元素析出相的穩定作用，三位一體的中溫轉變組織超細化理論原理來獲得微米、亞微米貝氏體組織。
(3)具有我國獨立知識產權的中溫轉變組織超細化弛豫-析出-控制相變專利技術的發明
為了實現前述中溫轉變組織超細化，形成高強度、綜合性能優良的新一代鋼系列，該項目創建了具有我國獨立知識產權，實現中溫轉變組織超細化的弛豫-析出-控制相變專利技術，并完善了新工藝的實際控制方法。
在工業化大生產條件下，采用創新思路及專利工藝技術，通過適當控制弛豫階段工藝環節的溫度，弛豫工藝(包括不同厚度鋼板的開始弛豫溫度、弛豫時間、冷卻開始溫度、加速冷卻速度及終冷溫度等)在加入合金總量小于1%條件下，成功實現了設計鋼種的屈服強度比16Mn鋼翻一番，并且沖擊韌性大幅度提高。(中國冶金報)
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