細晶粒鋼又名本質(zhì)細晶粒鋼，是金屬材料通過(guò)一些熱處理方法細化晶粒使其本質(zhì)晶粒度達到5至8級，從而提高其機械性能的鋼材。本質(zhì)晶粒度是指鋼在一定條件下奧氏體晶粒長(cháng)大的傾向，在930±10℃保溫3～8h后測定奧氏體晶粒。

中文名

細晶粒鋼

外文名

Fine grained steel

別名

本質(zhì)細晶粒鋼

特點(diǎn)

晶粒長(cháng)大的傾向大大減少

細化方法

縮短變形后停留時(shí)間等

對比

粗晶粒鋼

簡(jiǎn)介

不同成分的鋼在加熱時(shí)，奧氏體晶粒長(cháng)大的傾向是不同的。一種是鋼的奧氏體晶粒隨溫度的升高會(huì )迅速長(cháng)大，這種鋼稱(chēng)為本質(zhì)粗晶粒鋼；另一種鋼的奧氏體晶粒則不易長(cháng)大，只有加熱到較高溫度(930～950℃)時(shí)才急劇長(cháng)大，這樣的鋼稱(chēng)為本質(zhì)細晶粒鋼。鋼的本質(zhì)晶粒示意圖見(jiàn)下圖：

鋼的本質(zhì)晶粒示意圖

晶粒度標準等級分為8級，1級最大，8級最小。奧氏體晶粒在100倍顯微鏡下，其大小與標準的晶粒度進(jìn)行對比，凡度晶粒為1~5級的定為本質(zhì)粗晶粒鋼，5~8級的定為本質(zhì)細晶粒鋼。此外，還有超細晶粒鋼。鋼的奧氏體晶粒大小是在一定加熱條件下形成的，稱(chēng)為奧氏體實(shí)際晶粒度，它的大小對冷卻轉變后鋼的性能有明顯的影響，奧氏體晶粒越細小，則淬火后的晶粒也越細，力學(xué)性能也越好，特別是對沖擊韌度有明顯的提高。因此，鋼在淬火加熱時(shí)，為得到細小而均勻的奧氏體晶粒，首先要選用本質(zhì)細晶粒鋼；其次，加熱溫度必須控制，不能過(guò)高。

細化晶粒的方法

1、縮短變形后停留時(shí)間，加快軋后冷卻速率，抑制晶粒長(cháng)大；

2、在奧氏體未再結晶區軋制，細化母相奧氏體，相變后獲得細小鐵素體晶粒；

3、使母相奧氏體在加工硬化未得到回復狀態(tài)下發(fā)生鐵素體相變；

4、利用奧氏體晶粒內部均勻分布的析出物作為相變形核質(zhì)點(diǎn)，細化晶粒。

上述方法所對應的工藝措施有兩個(gè)方面：一是低溫、大壓下變形，這是獲得細晶鐵素體最有效的方法；二是軋后一段時(shí)間迅速進(jìn)入快速冷卻，這是易于實(shí)現的技術(shù)途徑。

應用

當鋼中加入合金元素；鉻、鉬、鈦、鎢、釩等，將使晶粒長(cháng)大的傾向大大減少，即降低鋼的過(guò)熱敏感性。但本質(zhì)細晶粒鋼，當加熱到所謂組織晶粒長(cháng)大的合金元素及其碳化物一旦溶于奧氏體的溫度時(shí)，一般在950℃以上，并且常時(shí)間保溫，其晶粒便開(kāi)始急劇長(cháng)大。

細晶粒鋼用于石油化工、煤轉化、核電、汽輪機缸體、火電等使用條件苛刻、腐蝕介質(zhì)復雜的大型設備，如：水洗塔、第二變換爐、焦炭塔、脫硫槽、轉化氣余熱鍋爐、甲烷化爐、反應器、再生器、加氫反應器、甲烷化加熱器、轉化氣蒸汽發(fā)生器。

相關(guān)研究

鑒于我國鋼鐵材料發(fā)展正處于由以建筑用鋼為主向以機械制造用鋼為主的發(fā)展趨勢，因而我國鋼鐵材料近期在品種規格方面的主要工作是解決扁平材、管材和特殊鋼材生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)難題。

在鋼鐵材料基礎理論研究和工藝技術(shù)裝備發(fā)展的基礎上，為了滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的需要，新型鋼鐵材料層出不窮。在碳素結構鋼中出現了細晶粒鋼和超細晶粒鋼；在高強度低合金鋼中出現了高強度低屈強比建筑用鋼、雙相鋼、超深沖IF鋼、高強度IF鋼、TRIP鋼、抗硫化氫管線(xiàn)鋼、耐候鋼等；在合金結構鋼中出現了微合金非調質(zhì)鋼、耐延遲斷裂螺栓鋼、長(cháng)壽命齒輪鋼等；在超高強度鋼中出現了高強度和高韌性的馬氏體時(shí)效鋼、低合金超高強度鋼等；在不銹鋼中出現了耐苛刻介質(zhì)腐蝕不銹鋼、鐵素體時(shí)效不銹鋼、馬氏體時(shí)效不銹鋼、形狀記憶不銹鋼、超級深沖不銹鋼、超級易切削不銹鋼等；在軸承鋼中出現了超高潔凈度高碳鉻軸承鋼、控制淬透性軸承鋼等；在工模具鋼類(lèi)型中有不變形模具鋼、易切削模具鋼、防振模具鋼、少偏析或無(wú)偏析高速鋼等。

研制開(kāi)發(fā)具有高性能的新型鋼鐵材料，從而替代技術(shù)性能較差的老鋼鐵材料的過(guò)程，實(shí)際上也就是傳統材產(chǎn)業(yè)得以持續生存而不斷發(fā)展的過(guò)程。新型鋼鐵材料的不斷涌現一方面得益于相關(guān)基礎理論的發(fā)展，如微合金化理論的發(fā)展導致了近半個(gè)世紀數百個(gè)微合金鋼新鋼種的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應用，而晶粒細化理論和形變誘導相變理論的發(fā)展導致了近年來(lái)超細晶鋼的迅速發(fā)展；另一方面也得益于新工藝技術(shù)的發(fā)如鋼中加氮技術(shù)的發(fā)展導致了高氮不銹鋼的開(kāi)發(fā)，鋼中加鈣技術(shù)的發(fā)展導致了展，鈣處理鋼的開(kāi)發(fā)，而超低碳鋼生產(chǎn)控制技術(shù)則直接推動(dòng)了IF鋼、超低碳貝氏體鋼的發(fā)展。目前，全世界大量生產(chǎn)應用的鋼種大致為3000多種，其中一半以上是近20年來(lái)新研制開(kāi)發(fā)的。