近日，韓國(guó)科技信息通信部下屬的韓國(guó)材料研究所（KIMS）鋼鐵材料研究室與浦項(xiàng)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院（RIST）合作，在全球首次開(kāi)發(fā)了超輕質(zhì)不銹鋼，相較傳統(tǒng)不銹鋼重量減輕約20%左右。
此次研制的超輕質(zhì)不銹鋼，不僅改觀了“不銹鋼重量大”的傳統(tǒng)刻板印象，而且沒(méi)有添加高價(jià)的鎳合金，從而確保了價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
此次研究得到了韓國(guó)國(guó)防事業(yè)廳軍民合作振興院的軍民兩用技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的大力支持。相關(guān)研究結(jié)果刊登于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Report）上，論文題目為《A new class of lightweight, stainless steels with ultra-high strength and large ductility》（一種新型的輕質(zhì)、超高強(qiáng)度、高延性不銹鋼）。今后研究團(tuán)隊(duì)將開(kāi)展技術(shù)量產(chǎn)化等后續(xù)研究。
迄今為止，超輕質(zhì)鋼材是在鋼中添加輕合金元素鋁，從而實(shí)現(xiàn)了輕量化效果。不過(guò)，過(guò)量的鋁也會(huì)產(chǎn)生脆性，進(jìn)而造成易碎的問(wèn)題，因此，鋁的含量不能超過(guò)10%以上。為了克服這個(gè)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)碳、錳、鉻等合金元素的添加量進(jìn)行了優(yōu)化，在添加12%鋁的同時(shí)降低鋼鐵的脆性。此外，通過(guò)添加鉻，促使鋼材表面產(chǎn)生鋁和鉻含量較高的致密氧化層，從而確保耐腐蝕性與400系不銹鋼相當(dāng)。圖1顯示了超輕質(zhì)不銹鋼與傳統(tǒng)輕質(zhì)鋼材顯微組織的對(duì)比。
傳統(tǒng)不銹鋼的密度為7.9-8.0g/cm3，重量大。而此次韓國(guó)研發(fā)的超輕質(zhì)不銹鋼添加了12%的鋁，密度降低至6.3-6.5g/cm3，輕約20%。這種超輕質(zhì)不銹鋼，如果優(yōu)先應(yīng)用于汽車、造船等行業(yè)領(lǐng)域，有望提高燃油效率，同時(shí)降低二氧化碳排放。
可以說(shuō)，這項(xiàng)研究從全新的合金設(shè)計(jì)方向出發(fā)，既突破了傳統(tǒng)不銹鋼的重量限制，又同時(shí)解決超輕質(zhì)鋼材所具有的腐蝕性和脆性問(wèn)題，意義重大。
不銹鋼的強(qiáng)度和延性優(yōu)秀，還具有突出的耐腐蝕性，除了廚房電器、家用電器以外，在汽車、建筑、造船、醫(yī)療等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也較為廣泛，由此可見(jiàn)，此次開(kāi)發(fā)的超輕質(zhì)不銹鋼應(yīng)用前景廣闊。
本文摘選自本報(bào)2023年第44期B01部分內(nèi)容
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