细晶粒钢（钢材）

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更新时间：2023-05-20
细晶粒钢
钢材
细晶粒钢又名本质细晶粒钢，是金属材料通过一些热处理方法细化晶粒使其本质晶粒度达到5至8级，从而提高其机械性能的钢材。本质晶粒度是指钢在一定条件下奥氏体晶粒长大的倾向，在930±10℃保温3～8h后测定奥氏体晶粒。
基本信息
中文名
细晶粒钢
外文名
Fine grained steel
别名
本质细晶粒钢
特点
晶粒长大的倾向大大减少
细化方法
缩短变形后停留时间等
对比
粗晶粒钢
收起
简介
不同成分的钢在加热时，奥氏体晶粒长大的倾向是不同的。一种是钢的奥氏体晶粒随温度的升高会迅速长大，这种钢称为本质粗晶粒钢；另一种钢的奥氏体晶粒则不易长大，只有加热到较高温度(930～950℃)时才急剧长大，这样的钢称为本质细晶粒钢。钢的本质晶粒示意图见下图：
钢的本质晶粒示意图
晶粒度标准等级分为8级，1级最大，8级最小。奥氏体晶粒在100倍显微镜下，其大小与标准的晶粒度进行对比，凡度晶粒为1~5级的定为本质粗晶粒钢，5~8级的定为本质细晶粒钢。此外，还有超细晶粒钢。钢的奥氏体晶粒大小是在一定加热条件下形成的，称为奥氏体实际晶粒度，它的大小对冷却转变后钢的性能有明显的影响，奥氏体晶粒越细小，则淬火后的晶粒也越细，力学性能也越好，特别是对冲击韧度有明显的提高。因此，钢在淬火加热时，为得到细小而均匀的奥氏体晶粒，首先要选用本质细晶粒钢；其次，加热温度必须控制，不能过高。
细化晶粒的方法
1、缩短变形后停留时间，加快轧后冷却速率，抑制晶粒长大；
2、在奥氏体未再结晶区轧制，细化母相奥氏体，相变后获得细小铁素体晶粒；
3、使母相奥氏体在加工硬化未得到回复状态下发生铁素体相变；
4、利用奥氏体晶粒内部均匀分布的析出物作为相变形核质点，细化晶粒。
上述方法所对应的工艺措施有两个方面：一是低温、大压下变形，这是获得细晶铁素体最有效的方法；二是轧后一段时间迅速进入快速冷却，这是易于实现的技术途径。
应用
当钢中加入合金元素；铬、钼、钛、钨、钒等，将使晶粒长大的倾向大大减少，即降低钢的过热敏感性。但本质细晶粒钢，当加热到所谓组织晶粒长大的合金元素及其碳化物一旦溶于奥氏体的温度时，一般在950℃以上，并且常时间保温，其晶粒便开始急剧长大。
细晶粒钢用于石油化工、煤转化、核电、汽轮机缸体、火电等使用条件苛刻、腐蚀介质复杂的大型设备，如：水洗塔、第二变换炉、焦炭塔、脱硫槽、转化气余热锅炉、甲烷化炉、反应器、再生器、加氢反应器、甲烷化加热器、转化气蒸汽发生器。
相关研究
鉴于我国钢铁材料发展正处于由以建筑用钢为主向以机械制造用钢为主的发展趋势，因而我国钢铁材料近期在品种规格方面的主要工作是解决扁平材、管材和特殊钢材生产中的关键技术难题。
在钢铁材料基础理论研究和工艺技术装备发展的基础上，为了满足不断增长的需要，新型钢铁材料层出不穷。在碳素结构钢中出现了细晶粒钢和超细晶粒钢；在高强度低合金钢中出现了高强度低屈强比建筑用钢、双相钢、超深冲IF钢、高强度IF钢、TRIP钢、抗硫化氢管线钢、耐候钢等；在合金结构钢中出现了微合金非调质钢、耐延迟断裂螺栓钢、长寿命齿轮钢等；在超高强度钢中出现了高强度和高韧性的马氏体时效钢、低合金超高强度钢等；在不锈钢中出现了耐苛刻介质腐蚀不锈钢、铁素体时效不锈钢、马氏体时效不锈钢、形状记忆不锈钢、超级深冲不锈钢、超级易切削不锈钢等；在轴承钢中出现了超高洁净度高碳铬轴承钢、控制淬透性轴承钢等；在工模具钢类型中有不变形模具钢、易切削模具钢、防振模具钢、少偏析或无偏析高速钢等。
研制开发具有高性能的新型钢铁材料，从而替代技术性能较差的老钢铁材料的过程，实际上也就是传统材产业得以持续生存而不断发展的过程。新型钢铁材料的不断涌现一方面得益于相关基础理论的发展，如微合金化理论的发展导致了近半个世纪数百个微合金钢新钢种的开发和生产应用，而晶粒细化理论和形变诱导相变理论的发展导致了近年来超细晶钢的迅速发展；另一方面也得益于新工艺技术的发如钢中加氮技术的发展导致了高氮不锈钢的开发，钢中加钙技术的发展导致了展，钙处理钢的开发，而超低碳钢生产控制技术则直接推动了IF钢、超低碳贝氏体钢的发展。目前，全世界大量生产应用的钢种大致为3000多种，其中一半以上是近20年来新研制开发的。