该团队以基础研究促进技术创新

该团队成员在中锰钢温成形汽车B柱试制现场

　　鸾翔凤集——锻造精兵队伍

　　针对钢铁材料的高性能化发展趋势，2018年，上海大学材料科学与工程学院院长、博士生导师董瀚教授在上海大学已有基础上，以产钢和用钢发达的长三角地区为依托，联合国内优势科研和产业资源，广纳英才，构建了一支有竞争力、积极进取、敢打硬仗的高性能钢铁材料科研团队——上海大学和上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院高性能钢铁材料团队（以下简称上海大学和上善院高性能钢铁材料团队）。

该团队在纯铁、钢、铸铁等钢铁材料领域形成了持续创新的研发能力

　　上海大学和上善院高性能钢铁材料团队以善于科学发现、勇于技术创新、敢于工程实践，持续不断地提高钢铁材料性能为发展目标，引领高性能钢铁材料领域科技进步和产业高质量发展。该团队不仅关注钢铁材料的性能，而且关注钢铁材料的寿命，主要体现在对钢铁材料延迟断裂、疲劳、腐蚀、摩擦磨损方面的研究。

　　该团队在纯铁、钢、铸铁等钢铁材料领域形成了持续创新的研发能力，把科学发现、技术创新、工程实践3个层面的科研工作紧密结合起来，并相互关联促进。

　　高纯铁

　　该团队与河北龙凤山铸业有限公司紧密合作，在其超高纯生铁的基础上，开发大规模火法冶金生产4N级高纯铁技术。他们在实验室通过等离子滴溶法制备出4N7高纯铁，通过电解法制备出3N7高纯铁，显现出独特的电磁性能和力学性能特征，有力推动了我国高超纯铁制备和应用技术进步。

2N-4N纯铁室温拉伸、耐大气腐蚀和直流软磁性能

　　该团队创新稀土多形合金化技术和高效稳定均匀分布的镧铈稀土合金化生产工艺技术，将我国低成本、高丰度的镧铈稀土应用在量大面广的普碳钢中，使稀土耐蚀普碳钢耐蚀性达到传统耐候钢水平。该团队与多家企业合作，包括内蒙古包钢钢联股份有限公司、安阳钢铁集团、上海梅山钢铁股份有限公司、江苏沙钢集团有限公司、秦皇岛佰工钢铁有限公司、冀南钢铁集团、中信金属股份有限公司、盐城市联鑫钢铁有限公司、广西盛隆冶金有限公司、江西台鑫钢铁有限公司、陕西钢铁集团有限公司、中天钢铁集团有限公司、江苏永钢集团有限公司等，形成了稀土耐蚀普碳钢系列产品，广泛应用于轻钢结构住房、钢结构厂房、钢筋混凝土建筑和地螺丝、集装箱、装饰装修外挂件及龙骨等领域。该团队与盐城市联鑫钢铁有限公司合作，采用变形诱导相变技术开发了微晶HRB400ERE 稀土耐蚀螺纹钢,目前已经生产和应用稀土耐蚀螺纹钢3.5万吨。

稀土耐蚀普碳钢中的稀土氧硫比、周浸耐腐蚀性能数据及上善院示范应用建筑

19.8级紧固件工程应力-工程应变曲线

　　该团队在多年研究基础上，联合河北龙凤山铸业有限公司、七丰精工科技股份有限公司、舟山市7412工厂等单位，于2021年成功研制出最高强度的19.8级紧固件，是国际上紧固件与材料攀登强度高峰一个突破，形成了紧固件用钢超高强化组织调控、氢陷阱与强化界面降低延迟断裂敏感性以及夹杂物性态控制的提高抗疲劳破坏性能技术。19.8级超高强紧固件将有力推动我国重大装备的轻量化制造，促进我国的钢铁生产与紧固件制造领先世界。

　　该团队基于变形诱导相变原理及紧固件用钢的在线组织调控技术，研制出高强紧固件用冷作硬化非调质钢和在线退火冷镦钢产品，缩短紧固件生产周期，降低能耗和减少二氧化碳排放。该团队与南京钢铁有限公司、中天钢铁集团有限公司、东北特殊钢集团股份有限公司、江苏永钢集团有限公司合作研制出冷作硬化非调质钢线材，替代传统调质钢制备汽车用8.8级、9.8级和10.9级紧固件，省掉球化退火和调质处理工序。其中8.8级非调质钢细长杆螺栓已应用于通用汽车公司的新能源汽车电池包。该团队与中天钢铁集团有限公司研制出SWRCH35K、10B21、10B33等在线退火软化冷镦钢，实现免退火冷镦成型。其中SWRCH35K在线获得超量铁素体及退化和球化珠光体组织，铁素体含量大于80%，珠光体球化率达到4级，硬度不大于76HRB（洛氏硬度）。

　　该团队根据汽车行业对耐高温紧固件用A286和Nimoic80A材料的国产化需求，与泛亚汽车技术中心有限公司、舟山市7412工厂、东北特殊钢集团股份有限公司等单位联合，利用材料纯净度和均质性控制、线材表面质量控制和皮膜优化等技术，满足材料冷镦成型及服役性能要求，实现批量稳定性控制和进口替代。

　　该团队致力于对影响轴承钢疲劳因素的研究应用和新型轴承钢材料的基础研究，成功开发出新型的UHBS轴承钢系列，抗拉强度≥2000兆帕，疲劳强度≥900兆帕，具有优异的高温性能，在500℃~600℃温度条件下韧性突出，并具有良好的耐蚀性。自2021年开始，该团队与河钢石钢公司共同开发的新能源汽车用高端轴承钢，氧含量稳定控制在（3～6）×10-6，钛含量≤10×10-6，磷含量≤0.009%，硫含量≤0.002%，砷+锡+锑≤60×10-6，带状碳化物和网状碳化物均≤1.0级。该团队与瑞典OVAKO集团、英国剑桥大学保持长期合作交流。

　　该团队将坚持以国家和行业对于高端轴承钢的战略需求为出发点，聚焦于长寿命的轴承钢材料基础研究和热处理方面关键共性问题，致力于新型轴承材料研发、梯度材料设计制备、轴承钢超纯净化和材料的各向同性研究应用，以及轴承钢大数据平台中心建设等方面，为行业进步提供更好的全流程的解决方案。

　　该团队与江阴华润制钢有限公司开展高碳高合金工模具钢连铸技术合作。该公司利用弧形连铸机生产M2、D2、DC53、4Cr13、Cr8、Cr12MoV、4341等高碳高合金工模具钢连铸坯，质量优异且稳定，碳化物细小均匀分布，其综合性能优于采用模铸工艺生产钢锭。此外，弧形连铸机具有生产效率高、成坯率高、金属收得率高、节能降耗等优势。

高速钢弧形连铸与模铸工艺的组织对比

　　高纯生铁与铸铁

　　该团队贯通纯铁—钢—铸铁等碳合金化的铁基新材料研发，相互借鉴促进发展。以该团队与河北龙凤山铸业合作研发4N级高纯铁作为原材料，可满足超高强度钢在飞机关键结构件、火箭发动机部件、超级防弹钢板等特殊领域对原料纯铁的高纯度要求；采用超高纯生铁作为原材料，同时结合多形合金化技术，开发了抗菌毒灰口铸铁锅和珐琅锅，提高人们日常生活品质；与潍柴公司合作，开发发动机缸盖用高性能蠕铁技术，制备出新型稀土合金化柴油发动机缸盖，其力学性能符合国标（GB/T 26655）要求。目前，该团队正与兴国铸业合作探索球墨铸铁和球墨铸钢型材生产的新型高效工艺流程技术。

（董瀚 满廷慧/文 上海大学和上善院高性能钢铁材料团队/供图）