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日前，由江陰興澄特種鋼鐵有限公司與北方材料科學與工程研究院“國家千人計劃”團隊合作，經過歷時3個多月對高強高韌低密度鋼的工業化生產技術進行攻關，解決一系列關鍵技術難題，實現了高強高韌低密度鋼產品的工業化制備。目前，已成功軋制不同規格的鋼板，板型良好，無損探傷高于工業1級水平。這一重大突破，使我國低密度鋼的工業化生產技術處于國際領先水平，具有重大的戰略意義。
據了解，鑒于能源短缺與高安全性要求，鋼鐵材料的高強韌化與低密度化成為國際研發熱點。但是，真正要實現高強高韌低密度鋼工業化制備一直是個國際難題。興澄特鋼聯合攻關組進行了多方面的研究與攻關，先后解決了材料結構、熱處理、生產工藝等技術難題，所生產的高強高韌低密度鋼的密度低于7.0g/cm3，比常規鋼的密度降低10％~15％，同時具備良好的強韌性，其比強度、比剛度可與鈦合金媲美，綜合制造成本僅與普通不銹鋼相當。此高強高韌低密度鋼，在車輛、船舶、航空航天及軍事領域的輕量化與安全服役等方面，都有著廣泛應用前景。
其實，早在2015年，韓國浦項科技大學的科學家發現，脆而硬的FeAl型金屬間化合物（B2）如果以適當的方式排列分布在高鋁低密度鋼中，成為強化鋼的第二相，就可以同時實現高強度和高延展性，甚至可以和鈦合金相媲美。其中的訣竅就是加入5％的鎳元素。鎳可以催化高鋁低密度鋼中的納米尺度的B2顆粒在冷軋鋼板的熱處理過程中以這種優化的方式分布。鎳本身并不能降低鋼的密度，所以很長時間以來從未被用于設計低密度鋼。
這項研究結果表明金屬間化合物能夠被用于優化輕質鋼材結構以及其它類似合金的設計，具有突破性的意義。相關論文發表在《Nature》上。
據韓國媒體報道稱，浦項開發的“低密度高強鋼”產品已經從2015年7月份開始進行試生產，并力圖在未來2—3年之內實現商業化生產。浦項這一新鋼種名為“High Specific Strength Steels”（以下簡稱HS），該鋼種密度比普通鋼材低15%，卻具有普通鋼材不可比擬的高強度。在2013年底，浦項以“高強低密度鋼板的制造方法”為題申請了國內外專利，在國內外汽車、家具和武器行業引起了廣泛關注。據了解，同等大小的鋼材比鈦或鋁要重2—3倍，從強度、韌性、重量等指標來看，鈦最為理想，但價格偏高；鋁和碳素纖維比鋼材的價格低，但是生產效率或加工性卻略遜一籌。浦項開發的低密度鋼并不是普通的鐵—鋁合金混合物，而是一種全新的化合物。與鈦相比，這一鋼材體積更小，但強度卻幾乎相同，制造成本僅相當于十分之一，價格競爭力優勢突出。除了作為汽車輕量化材料使用之外，該產品在未來還有望應用于造船、土木、防彈裝甲車、高爾夫用品、無人飛機等領域，前景非常廣闊，一旦實現大批量生產，無疑將對整個材料行業產生影響。
通常的低密度鋼成分體系主要有Fe-Mn-Al-C 系、Fe-Mn-Si-Al 系。Fe-Mn-A1-C 系低密度鋼的Mn 含量約為5%-30%,Al 為3%-15%,C 為0.1%-1.5%(重量百分比),具有很高的強塑積。與Fe-Mn-Si-Al 系TWIP 鋼(成分為高Mn(約20%-30%)、Al(約1.5%-3%)、Si(約2%-3%)、低C(<0.4%))室溫下的組織是穩定的奧氏體不同,Fe-Mn-Al-C 系低密度鋼的密度更低,常溫下組織中含有大量k型碳化物(Fe,Mn)3AlC),可以為鐵素體、奧氏體、鐵素體-奧氏體雙相,或者它們的復合相,組織調控難度也較大,生產工藝更繁復。隨著層錯能增加,其相構成、析出物的類別與形態的不同,應變條件下奧氏體變形機制依次為相變誘導塑性(TRIP)、孿晶誘導塑性(TWIP)和位錯滑移/微帶/剪切帶誘導塑性(DG/MBIP/SIP)等。
