郑新文
摘要：钢铁行业要实现产业升级换代，钢铁材料的强化是一个绕不开的课题。按照金属强化理论，沿着钢铁生产流程这条线索，在钢铁生产各个工序环节，实际都可采用强化措施。
关键词：钢铁材料生产环节钢强化
1．前言
由于产能过剩、价格低迷，钢铁业急需产业结构调整，更期待行业的“凤凰涅粲”，从近期的“控产量”到长远的“提品质”成为全行业的必行之路。对每一个步履艰难的钢铁企业来说，要想图生存、求发展，就应实现“人无我有，人有我强”的产品，也即注重新材料研发和现有品种材料强化。
材料强化狭义是指提高材料强度，广义则指全面提高材料力学性能。材料强化的原理和机制经过几代材料学科技人员的不断钻研都已较为明晰。钢铁材料的强化，通常关注点都是在成型加工环节的热处理强化上，实际应该是钢铁材料生产加工全过程：冶炼、炉外精炼、连铸、压力加工及材料成型，每个生产环节都有可以提升品质、实现材料强化的措施。
2．钢铁材料冶炼环节（炼钢）的钢强化
钢铁材料冶炼，本质上说就是一个调整成分的过程。炼钢的基本任务体现在调整成分方面，概括为四脱（碳、硫、磷、氧）、二去（气体、夹杂）、合金化，即控制适当的含碳量、合理的合金元素种类及恰当的含量，充分去除有害杂质。
成分是决定性能的物质基础，在“存利去害”的基础上要进一步实现材料强化，就要走合金化的途径，合金元素一般通过以下强化手段起作用：
(1)非碳化物及弱、中强碳化物形成元素：如硅、锰、铬、镍，可通过固溶强化机制强化铁素体基体实现强化。
(2)中强、强碳化物形成元素：如铬、钨、钼、钒、钛、锆、铌，稳定的碳化物在钢结晶过程中通过抑制晶粒长大，实现细晶强化。
(3)中强、强碳化物形成元素在钢中形成细小碳化物颗粒，产生弥散强化效果。
3．炉外精炼环节的钢强化
炉外精炼实质是炼钢过程的一个延续，是在特定设备中通过渣洗、真空、搅拌、喷吹、加热五大手段来实现净化钢质（去除气体、夹杂）、调整成分（合金化）、温度控制的一个工艺环节，目前已被钢企普遍采用。
由于工艺、设备的针对性，钢质净化及成分控制更加有效。这对成品钢材的品质、性能的提升构筑了坚实的物质基础。
4．连铸环节的钢强化
在连铸机里，合格钢水结晶直接得到尺寸合适的钢坯称连铸。连铸钢坯的铸态组织的构成、比例，晶粒大小、杂质的分布、中心疏松情况除了对后续轧钢过程的进行会产生影响外，还对成品钢材的性能会产生影响。连铸环节的钢强化应该落实在铸态组织的控制上，而铸态组织是可以通过不断的改良设备、优化工艺（浇注温度、浇注速度、冷却制度）、精细操作而愈加合理的。
连铸环节里有细晶强化的参与，后面涉及的加工环节中，铸造工艺的钢强化可依此参照。
5．压力加工环节的钢强化
钢铁材料在冶炼完成后，绝大多数是通过轧钢生产来实现初步的成型过程的。现代轧钢生产依成品的要求，按轧制时材料变形温度的不同可分为热轧和冷轧。在轧制过程中有效的利用各种强化机理，也是实现钢铁材料强化的重要途径。
5.1热轧过程中的钢强化
热轧时可由控制轧制、控制冷却工艺技术实现钢强化。控制轧制工艺主要用于含有微量元素的低碳钢种，钢中常含有铌、钒、钛，其总量一般小于0.1%。通过控制工艺参数，如加热温度、变形程度、终轧温度来改善钢性能。其中的机理包括：碳化物的合理分布、奥氏体晶粒大小的控制、再结晶过程的控制等主要几方面。
控制冷却工艺是指利用轧后钢材余温，采用风冷、喷水、穿水等冷却方法，用不同的冷却速度来控制最终组织类型，来满足钢材使用性能要求的一种工艺。是使用前不进行热处理的大型结构类钢件提高力学性能的有效手段。机理与钢热处理强化的固态相变理论一致。
5.2冷轧过程中的钢强化
要求尺寸规格精确、表面光洁的钢材产品，如板带类钢材，通常采用冷轧生产。在保证尺寸、板型、表面质量的前提下，应该说冷轧时提高钢材性能也是有文章可做的，冷轧时的塑性变形由于是在再结晶温度以下进行的，随着变形过程的进行，出现晶粒碎化（细晶强化）、大量位错产生（位错强化）、亚晶细化、形成变形织构等，金属的强度、硬度增加，而塑性和韧性相应下降即产生了加工硬化。与此同时金属内部缺陷被压合、金属内部夹杂物分布改变、偏析改善，金属的致密度得以提高、也可以提高材料综合机械性能。对于强韧配合问题可通过退火工艺改善。其他压力加工工艺过程中的钢强化可依此参熙。
6．钢铁材料加工成型时的强化简述
钢铁材料成型主要方法有：铸造、压力加工（锻造、挤压、拉拔、冲压）、焊接、切削加工。在材料成型环节中，除了前述方法外，还广泛应用了热处理工艺来提高性能。热处理是指金属材料固态下通过加热、保温、冷却来改善组织、性能的工艺。按工序位置及工序目的不同可以分为预备热处理及最终热处理，前者是为加工的顺利进行做组织和性能准备的，主要采用退火和正火工艺，最终热处理则是用来提高加工产品性能的，主要采用淬火+回火工艺，部分心表性能要求不同的零部件可以采用表面热处理工艺。通过热处理强化，可以针对工件的使用要求，实现显著的性能提高。
7．综述
不管是钢铁材料的生产阶段还是加工阶段，我们都有方法和措施来实施钢的强化。对于碳钢，可以采取细晶强化、位错强化、热处理相变强化；对于合金钢则要充分利用固溶强化、第二相强化（含弥散强化）、热处理强化。只要能让成分组成及组织结构更趋于合理都可达到目的。选好切入点，把握好细节，可以说强化无处不在。
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