含Nb微合金焊接结构钢系列研究创建了低碳贝氏体类型的高强韧低成本含Nb微合金结构钢新体系。通过产学研联合，在对物理冶金原理深入研究基础上，发展出全新的中温转变组织超细化新思路与新技术，创建了我国新一代高性能低成本含Nb微合金钢体系。新钢种在良好韧性基础下屈服强度达到500～800MPa级，具有优良的综合性能及可焊性，达到了合金用量少、节能、环保的要求。

　　项目采用大幅降碳及综合微合金化设计，通过位错强化、形变诱导纳米析出强化、中温相变控制、特别是超细组织强化等手段，发展出新一代屈服强度500～800MPa级低碳贝氏体钢系列，新体系涉及我国千万吨级低合金钢的升级换代，对推动我国相关产业链向国际先进水平发展起到了重要作用。主要成果包括：

　　(1)在国际上首创了利用晶内针状铁素体对变形奥氏体的分割作用;在变形奥氏体晶粒内形成一定取向差位错胞状结构对贝氏体生长的限制作用及纳米析出相对亚结构的稳定作用，三位一体的低碳贝氏体组织超细化原理，获得了微米亚微米超细化低碳贝氏体基体。这种超细化组织具有优良的综合性能及很高的热稳定性。形成了系统的低碳贝氏体钢超细组织的形成、控制及应用理论。

　　(2)发明了在特定合金成分设计基础上实现上述超细化思路的弛豫-析出-控制相变专利工艺技术，大幅度提高了工业化产品的综合性能，实现了低合金钢种向超细化低碳贝氏体基体的转换，强度比16Mn钢翻番，创建了新一代高综合性能低碳贝氏体钢系列。

　　(3)新思路、新技术已在主要冶金企业推广。低成本、高性能、不需要再加热淬火的节能型低碳贝氏体钢已有十个钢号牞30万t以上产品投入市场，销售收入超过15亿，企业利税超过5亿元，性能达到国际先进水平。产品已广泛用于桥梁、海洋平台、工程机械、采挖设备、军用舟桥等，推动了高强韧焊接结构钢产品更新换代。

　　为实现这一整套创新的微米、亚微米超细中温转变组织的形成思路，必须在成分设计上得到高强度、高韧性贝氏体基体，同时在工艺控制技术上实现贝氏体转变前原始变形奥氏体晶粒的精细分割，形成有能力阻挡贝氏体相变产物长大的分割界面，最终实现高强度、低成本、节能型新一代钢的全面性能要求。

　　技术方案及创新成果在对钢中各类晶体缺陷(特别是变形位错)与微合金元素(B、Nb、Ti等)交互作用以及在形变热处理全过程中溶质偏聚、纳米析出对贝氏体相变作用等原理长期研究基础上提出：

　　(1)新一代钢采用特殊的成分设计与强韧化手段

　　新一代钢采用了大幅度降碳设计(采用0.03%～0.07%C)，可保证在通常的冷却条件下完全不产生渗碳体，得到塑性和韧性极佳的低碳贝氏体基体。在新钢种的强化手段上，采用了超低碳及多元微合金综合作用的合金化设计。钢种的强化原理，主要是利用切变型相变特有的，可以在相变产物中保留大量变形位错的位错强化;利用变形诱导和促进Nb、Ti、V的弥散析出强化及少量纳米级的ε-Cu的时效强化;更主要的是利用了相互交叉的微米级贝氏体板条束及亚微米级板条间界的细晶强化。三种主要强化手段强化程度的合理选取，保证了新一代钢屈服强度达到500～800MPa级，并可进一步发展到1000MPa级以上。

　　(2)在国际上首次独创了中温转变组织超细化原理

　　新一代钢首次采用了晶内针状铁素体的分割作用，高温变形晶体内一定取向差位错胞状结构的限制作用以及纳米级微合金元素析出相的稳定作用，三位一体的中温转变组织超细化理论原理来获得微米、亚微米贝氏体组织。

　　(3)具有我国独立知识产权的中温转变组织超细化弛豫-析出-控制相变专利技术的发明

　　为了实现前述中温转变组织超细化，形成高强度、综合性能优良的新一代钢系列，该项目创建了具有我国独立知识产权，实现中温转变组织超细化的弛豫-析出-控制相变专利技术，并完善了新工艺的实际控制方法。

　　在工业化大生产条件下，采用创新思路及专利工艺技术，通过适当控制弛豫阶段工艺环节的温度，弛豫工艺(包括不同厚度钢板的开始弛豫温度、弛豫时间、冷却开始温度、加速冷却速度及终冷温度等)在加入合金总量小于1%条件下，成功实现了设计钢种的屈服强度比16Mn钢翻一番，并且冲击韧性大幅度提高。(中国冶金报)