如何看待中国研制出超级钢 S600E？ 第1页

作为业内人士，粗读了一下现有答案，手痒痒了，不过开年大计，诸多事物缠身，姑且占坑，等春节休假时详述，大纲如下：
1.钢材性能的评价指标；
2.高强度钢材的技术特点；
3.世界范围内高强钢玩家；
4.S600E和D&P性能分析；
5.现有答案中谬误的澄清.

当然，如果本大纲无人感兴趣，也许假期就做更有趣的事儿咯.

===========================================

交作业 （2018-02-24)

知乎模板，开篇先谢邀….. 其实也没人邀，自己一时手痒，随便列了个提纲，然后就退乎保KPI去了, 等忙完周一早上个各种例会,好家伙,催更的队伍都排到永宁门了. 赶紧赶紧，上文字:)

鉴于自从上世纪离开校园后， 就一直混社会，各种知识和经验仅限于工程应用方面，对冶金学和金属材料学的理论探讨就不在这里贻笑大方了，所有依据均来自于相关行业标准和实践，特此说明.

1. 钢材分类及性能的评价指标

钢材是指Fe-C 合金，同时含有其他元素,按照GB/T13304 (Eqv ISO 4948)规定的分类原则，如果按照化学成分，可分为非合金钢(碳素钢)和合金钢，按照主要质量等级和主要性能或使用特性分类(这么拗口的归类真的体现出了工科的严谨，嘿嘿)：

简化一下，一般工程上习惯这样分:

- 结构钢，就是b)类， 主要以承受载荷为主，包括但不限于拉，压，弯，扭，流体压力，爆破冲击等;

- 工具钢, e)类;

- 特殊用途钢, 其他类.

问题所涉及的两种材料，S600E, D&P 均可归于结构钢类，主要以承受载荷为主，包括但不限于拉，压，弯，扭,剪，流体压力，爆破冲击等等各种玩法，可以是静态力也可以是动态，各种组合，环境酸甜苦辣咸，冰火N重天,到底行不行啊？ 这是每个机械结构设计工程师的天问。 这个时候就要看钢的性能评价指标了.

抛开各种繁琐炫酷的指标定义和检测方法，奉上我最喜欢的铁三角(中间位置原为鄙司品牌，现用通用概念替代).

强度代表了承受载荷的能力, 一般承载结构是利用弹性变形区的屈服强度Re/Pp0.2以保证结构稳定性， 一次性的安全部件如汽车A柱等利用直至断裂前的抗拉强度Rm来保证最大能量吸收，工业上按照强度等级分类如下:

300MPa以下为普钢， HS: 高强钢; EHS: 超高强钢， UHS: 特高强钢 （表是老表了，现在工业化的UHS已经到1300MPa）.

特殊工况要求的性能: 如适应腐蚀性大气和海洋环境的耐候耐腐蚀性,
发电机等用的要求磁性能的无取向硅钢片和磁轭片, 高温环境中使用的具有红硬性的高温合金等，此类材料针对性和专业性很强，本题中的两种材料，S600E性能中提到了高温强度和低温韧性，D&P未提及特殊性能指标，姑且设想为双相超高强度钢;

工艺性能: 钢材成品一般为板/带/长材等形式，要做成大家念念想的东西，比如航母(?)还需要各种加工，比如切割/成型/焊接/机加工/热表处理等，如果是如人参果那样娇气的碰不得，那也是绣花枕头类的，所以，一定要有良好的工艺性能，四个字:切焊弯钻，就是切割下料，焊接成部件，弯曲成型，钻车铣磨机加工等，当然还有各种表面处理等等， 衡量指标如内应力，碳当量，成型系数，切削用量等等;

2. 高强度钢材的技术特点

这里论述的高强钢是业界公认的700MPa及以上的钢材， 其共性的技术特点如下:

- 高保证屈服强度，保证Re/Rp0.2均在牌号工程值中示出， 如Q890,Rp0.2>=890MPa， 当然更严谨的定义在相关标准中有规定，并且在厚板供货时Rp0.2会低一些，但是均需要保证;

- 高韧性， AKV/AKJ应满足27J的塑/脆性分界线, 应起码满足D级(-20摄氏度)下的工作要求，绝大多数满足E/F(-40/-60摄氏度)的冲击功要求;

- 低合金化(HSLA概念-高强低合金): Fe-C 合金可以通过添加合金来实现固溶强化，当然也可以通过控制冷却曲线来实现不同相晶格畸变的强化，后者实现成本更低，无需消耗昂贵合金元素，并且可避免高合金带来的工艺性问题，是现代冶金学的发展方向之一，

3. 世界高强钢玩家:

世界前50位的钢铁企业见上面的连接。

这个榜单也基本上囊括了高强钢的玩家，
比如排名第一的AM，冷轧高强钢也是天下第一，第二的宝武，电工钢冷轧钢不锈钢世界前茅，日本的新日铁住金（4）， JFE(8), 神户制钢(50), 是很多小钢种的供应商，瑞钢(45), QT 高强钢世界第一，国内的除了宝武， 南钢(42)的超高强结构钢也进步很快, 其他榜上的国内钢企，大多数有特钢产品，不过强度均在900MPa一下，属于中低端产品.

4. S600E和D&P性能分析

S600E: 搜索了一下, 各种不靠谱消息和错误信息, 姑且取这个网站的信息吧,起码基本概念还是对的, 斜体下划线部分为原文，正体是评论部分:

S指的是索氏体钢，600指600MPa的屈服强度，E指的是其抗震性能。
疲劳试验在456-256MPa应力循环、频率98.2Hz条件下，1000万次未断裂，表面无异常现象，即使在-40℃条件下也表现出良好的抗冲击性能，冲击功达到40J以上。

应力幅值200MPa, 循环次数10^7， 基本在高强钢FAT范围内(80-220MPa),
AKV=40J@-40C (这里为给出是V型还是U型冲击测试，故按照最苛刻的V型), 标准E级材料;

S600E强度与日本最高水平的高强抗震钢相当，地震能量吸收能力却是其2~3倍，而耐中性盐雾腐蚀性能是一般碳钢的150倍以上，可使碳钢结构建筑物寿命从现在的70年延长至500年以上，100年内几乎不需维护。

抗震钢类不是很熟悉，基本上两个核心指标：
屈强比在1.25-1.3 (Rm/Re)， 延伸率>9%, 所以这里说的能量吸收是个啥不是很了解， 钢材的能量吸收能力是拉伸曲线直至断裂点(Rm)处，曲线下部面积，就是应力和应变的积分，
应力已经限制在600MPa这里了，应变是可变量，对应下文的20%延伸率，和标准的9%延伸率，可以说是2-3倍了，这里等高手解答.

耐盐雾腐蚀能力强，说明Cr, Ni, Mo,
Mn等组分高，没看到具体成分表，姑且理解为不锈钢类吧， 寿命指标我无法评价.

河南军民融合企业将改写不锈结构钢历史!12月11日，中国特钢企业协会和冶金工业规划研究院联合在北京国家会议中心举行新闻发布会，正式对外公布一种由我国研究人员自主研发并命名的特种钢材——索氏体高强不锈结构钢S600E(以下简称S600E)。其不但有结构钢的强度与韧性，而且有不锈钢的高耐腐蚀性，且抗震性能良好。

据介绍，索氏体是在光学金相显微镜下放大600倍以上才能分辨片层的细珠光体，是钢的高温转变产物。在“S600E”中，S指的是索氏体钢，600指的是其具有600兆帕的屈服强度，E指的是其抗震性能。

“中国的发展需要更多的好钢，这是我们走向钢铁强国所必须的。”中国工程院院士李鹤林接受采访说，S600E是一项中国人拥有完全自主知识产权的成果，该钢种使传统不锈钢强度极大提升。而作为河南一家军民融合企业，郑州永通特钢有限公司不但成功研发了S600E，而且解决了焊接技术，并达到规模化生产和大规模工程应用的条件，目前已被中船重工、宝钢集团、美国哥伦比亚大学等单位测定为微晶级新材料，是一种超级钢。

索氏体一般通过对马氏体钢的高温回火达到，是一种细珠光体组织，
所以韧性和延展性都很好， 这个冶金机理是正确的，也设想为一种HSLA类的细化晶粒高强钢;

“超级不锈钢短缺，是我国高端制造材料之殇。目前，我国每年要进口特种钢材1000多万吨，而S600E的成功可以部分替代进口。”专家表示，S600E在600MPa屈服强度下，具有大于20%的延伸率、与碳钢相近的膨胀系数、大于碳钢的弹性模量、耐中性盐雾腐蚀性能是一般碳钢的150倍以上。同时，其强大的地震能量吸收能力是通常高强抗震钢的2倍以上。因此业界认为，S600E的成功将掀起一场世界性的钢铁革命。

中国工程院院士殷瑞钰在新闻发布会上说，该钢强度高，耐蚀性好，焊接性能和耐热性能优异，是一种低成本、高性价比新钢种，可广泛用于跨海大桥、海洋工程、舰船制造等诸多对强度和可焊性要求较高的工程建设领域，以及光伏工程、风电工程和新能源建设等领域。

据悉，经过多家单位试用后，S600E受到业内高度肯定，已陆续接到不少订单。其中，中船重工已在海上风电项目试用了S600E，其耐腐蚀性能表现优异，下一步他们计划将此钢用在水下机器人上。

这里讲到的工艺性能，尤其是焊接性能是个亮点，高Cr/Ni/Mo/Mn等，防锈性能突出，但是很影响焊接性能，这里语焉不详，但是起码是可焊的，期待有进一步的焊材，施焊工艺等信息.

D&P 钢：

这个由于是学术论文，公开资料就严谨的多，所以很多高手都回答了，拜读下来，自认不能比 @KL9009 答的更好，直接引用吧:

续貂一下: D&P 在我第一眼就看成了DP
钢，dual phase, 双相钢，就是在铁素体基体上形成马氏体强化相，下图左侧是典型DP钢的金相组织，白色为铁素体，黑色为马氏体，铁素体延展性好，马氏体强度高，就实现了双面人的功效。。。

另一点就是工艺性能，除了CEV 碳当量很高之外，高Mn的冷作硬化也很明显，对制造厂来说又是个难点了.

5. 等着评论指正谬误之处然后继续探讨.

PS: 感谢看到此处的诸位，自己挖的坑，总算在deadline的最后一刻填了，不是跳票，过年时两个妈妈竟然同时病了，新年几天医院游。。。