9.8% 10.6%
Prediction
Production: about 0.9 billion ton crude steel in 2015
Consumption: 0.75 billion ton crude Steel in 2015
Serious overcapacity
Green Economy Target
Beijing to Shanghai High Speed Railway Bridge in Nanjing
4 high speed railway and two light railway lines 12,000 t of 420MPa grade steel produced by WISCO
Chaotianmen Bridge in Chongqing City
More than 10,000 Tons of 420MPa grade plate steel have been used to build express highway bridge (produced by An-steel).
Weather Resistant Bridge Steel
Wet/dry cycles test
corrosion depth，mm
0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01
0 48
96 144 192 240 time，h
HPS 09CuPCrNi
High strength pipeline steel
Influence of Relaxation Process on the Microstructure and Properties of Low
Carbon Bainitic Steel
Forum, 2003(426-436） Sinica,2003,39(10)
C Shang et al, Materials Science C ca
高性能钢的现状与展望
北京科技大学 尚成嘉
cjshang@
钢铁材料的物理冶金基础
• A.H. Cottrel ：气团学说，IF钢 • R. Cahn：《物理金属学》 • T. Ko (柯俊）：贝氏体相变
-----金属材料的科学基础大部分来自英国
（Simith，Oxford）
• 冶金史：李约瑟---柯俊
Higher Strength Longer Lifetime
High strength rebar steel: 2010: 40% 2015: 60%
Iron Ore Consumption: 16 million ton Energy Consumption: 6 million ton Coal Carbon Dioxide Emission: 2 million ton
低碳、微合金化(C-Mn-Cu-Nb-B) ， 组织控制与优化，贝氏体组织超细化(control and refinement bainite) 纳米析出控制与强韧化(Nb, Cu precipitation control)
• 建立全新的冶金工艺技术集成( Metallurgy Process)
热连轧机组与板轧机组控轧控冷技术(TMCP-RPC) 回火工艺与钢板性能均匀性
提出了发展这类钢的组织控制与细化创新原理
“十五”863：新一代超细化低成本微合金结构钢系列
完成了这类钢的产业化
鞍钢、武钢技术合作，实现了新钢系的全面发展与推 广应用 (An-Steel, Wisco, Jinan-Steel)
低碳贝氏体钢成果 Developing LCB Steels
• 创建微合金设计新体系及中温转变组织控制与细化新原理 Advanced Principle and Technology
Large Capability of Steel Industry and Huge Demand from GDP
Present
Production: 0.63 billion ton crude steel (Jan-Nov, 2011)
Consumption: 0.55 billion ton crude steel (Jan-Oct, 2011)
Reduce Production and Upgrade Facility
3R principle :Reduce-Reuse-Recycle
Eliminate backward production capacity
In 11th Five Year Plan: Iron: 0.12 billion ton Steel: 69 million ton
-----中国是最早认识和使用钢铁材料的文
明古国
金属物理专业创建56年
研究队伍及业绩
• 贺信莱教授： 第一期973项目课题---800MPa级钢
• 尚成嘉，博士，教授： 第三期973：第三代低合金钢 “十五863”：低成本高性能焊接结构钢， “十一五863”：大厚度尺寸海洋平台钢， 自然基金重点，面上项目
• 1.58 million ton pipeline steel • <40% domestic steel
The second West-East Pipeline 30 bm3/a
X80 • Y.S. ≥ 560MPa • T.S. ≥ 625MPa • Charpy impact (-20℃) ≥240J • DWTT(-15℃) ≥85% • Pcm ≤ 0.23 • Thickness: 18.4mm (strip),
• 发展多用途、高性能、易焊接微合金钢( HPS application)
420-960MPa 级，厚度 3-80mm， 工程机械、煤矿液压支架，桥梁、船舶等领域
奖励情况
• 国家科技进步二等奖2项 （2009）（2011） • 教育部科技进步一等奖1项（2007年） • 冶金科技进步一等奖1项（2006年）
第二阶段1990-1998年 新钢系的初步实践，合金设计、冶炼、轧制
生产了第一炉 X65 低碳贝氏体钢 In Bao Steel 开发了第一个590MPa级低碳贝氏体钢 in WISCO
第三阶段1998年后( Fundamental and High Tech Research ) 973子项目：微米亚微米针状组织钢强韧化机理研究
二等奖1项（2008年） 三等奖1项 • 辽宁省科技进步一等奖1项（2006年）
二等奖1项（2008年） • 湖北省科技进步一等奖1项（2011年） • IOMMM 2011年Charlse Hatchett奖
Developing High Performance Steels for Green Economy in China
Chengjia Shang University of Science and Technology Beijing, P R
China Yuqing Weng The Chinese Society for Metals, P R China
GDP and Crude Steel in China
• 均匀组织-----铁素体/珠光体组织 • 位错/析出/相变强化----复相强化
1200℃，200s
T /℃
低碳贝氏体组织演变及控制
850℃，30%
1℃/s
650℃ 600℃ 500℃
450℃
WQ
t /s
600℃(a)
(a)
500℃(b)
(b)
450℃(c)
(c)
GB M/A
AF
10μm
Typical Morphology of Granular Bainite
• 460-1000MPa • 韧性好 • 易焊接 • 耐大气腐蚀性能好 • 工程机械 • 桥梁 • 船及海洋平台 • 管线 • 建筑
屈强比高
• 抗震建筑（净截面断裂）： 460MPa，19%，0.83
• 桥梁：420，460，500，0.78 •抗大变形管线钢： 10%，0.83，1.15
低碳贝氏体钢相变及组织特点
完全不同于老钢系的新体系 代表当前国际焊接结构钢的发展方向
组织控制：各类贝氏体，M/A 组织细化：长大控制机制 析出控制：Nb（C，N），ε-Cu
历史沿革/History review of LCB steels in China
第一阶段 1986年国际合作 Mn-Nb-B微合金体系组织及析出控制研究
• Packet boundary is clear
• The neighboring packet is almost perpendicular
• The packet size is about several microns.
• Within a packet the boundary is not clear.
In 2009, Chinese government promised that by 2020 carbon
dioxide emissions per unit GDP will reduce by 40-45%
compared to 2005.
12th Five Year Plan (2011-2016)
≥22mm (plate) • 4.34 million ton pipeline steel • almost 100% domestic steel
Create economic benefit 10 billion RMB
环境意识与可持续发展
高性能钢的新挑战
-------屈强比
低碳贝氏体特点---高性能
桥梁、工程机械、管线、船舶、采油平台、港机等领域 需要500-1000MPa级高韧性、易焊接、低成本、节能型钢种