目前，我国汽车工业飞速发展，汽车用不锈钢使用量增长很快，尤其在汽车排气系统中的应用更是快速。汽车排气系统用钢大量和广泛采用的是铁素体不锈钢。随着碳氮含量的降低，铁素体不锈钢的γ圈范围在扩大，这就意味着它可以通过相变来细化晶粒。
根据Hall-Petch公式，随着钢中铁素体晶粒的细化，钢的屈服强度将提高，同时还能够提高钢的韧性或保持韧性和塑性基本不下降。目前，为了更有效地发挥不锈钢的潜力，实现钢铁材料高性能、低成本的目的，国内外对铁素体不锈钢的晶粒细化方法进行了研究，以期获得超细晶粒钢，从而提高钢的强度和韧性。如何在现有的生产线上不进行大的设备改造的条件下，既能够提高不锈钢板的强度，又能够获得较高的韧性和塑性成为当前冶金行业研究的热点。通过总结国内外的研究成果，提出一种铁素体不锈钢晶粒细化的新方法。
钢铁材料微合金化可有效细化晶粒。其原因如下：一是一些固溶合金化元素(如W、Mo等)的加入提高了钢的再结晶温度，同时可降低在一定温度下晶粒长大的速度；二是一些强碳氮化物形成元素与钢中的碳或氮形成尺寸为纳米级的化合物，它们对晶粒的长大起到强烈的阻碍作用，并且当这种纳米级的化合物所占的体积分数为2%时，对组织的细化效果最好。微合金化元素主要是Nb、Ti单稳定化或Nb+Ti双稳定化。
传统的TMCP晶粒细化技术以细化钢铁材料基体组织晶粒为目的，其关键技术在于：由加工硬化奥氏体进行铁素体相变，导入相变形核点在650～750℃间压延；加速冷却，增大过冷度(增大相变驱动力)，结果可获得最细约为5μm的α组织。相对于传统的TMCP，新型TMCP的轧制温度更低，轧制压下量更大，其三大特征是：“轧前急冷”、“低温加工”与“大的变形率(强加工)”，关键技术在于低温大变形量加工：以前未曾有过的大变形量加工：ε=1～2(每道次50%以上的大压下量)；以前未曾有过的低温加工：Ae3和Ar3之间，结果可获得最细1μm以下的超细α组织。新型TMCP的主要技术参数为：临界冷速、奥氏体化温度、轧制上限温度、最小应变量和应变速率。
微合金化技术和新型TMCP技术并用的时候，可获得更为理想的超细晶铁素体组织。微合金化元素的存在状态和物理冶金现象与新型TMCP之间的互动关系是生产细晶粒钢的技术核心：钢水凝固结晶阶段，TiN的析出有利于铸态组织的细化和等轴晶区的形成；钢坯加热阶段，未溶碳氮化物以及高温析出物抑制粗轧形变再结晶和晶粒粗化；在奥氏体非再结晶区的精轧阶段，析出与形变位错的缠结，增强形变储能；临近Ar3区域的应变诱导析出对应变诱导相变具有促进作用；轧后冷却阶段，相变诱导析出，对铁素体再结晶及再结晶铁素体长大具有阻碍作用，同时，晶内微细碳氮化物析出具有强化效果。
由于在一定范围内存在γ圈，会发生γ→α相变，因此可以将微合金化技术+新型TMCP技术应用于铁素体不锈钢。该技术中：铁素体不锈钢经过铸造、坯料加热、热加工和冷却工序，最终撤离生产线，前三个工序的作用是调制细晶组织，冷却是把这种高温组织状态保存下来及取得最终组织的方法，其强韧性主要由高温γ晶粒的细化及γ晶界的纯净化控制，最终经过铸、轧、相变三代组织的优化并遗传到最终产品，才能在强度和韧性方面显现出优越的性能。
微合金化技术和新型TMCP技术并用细化铁素体不锈钢晶粒方法的关键在于微合金化元素的选择和新型控轧控冷技术参数的制定。（子云）


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。