細(xì)晶強(qiáng)化是開發(fā)新一代鋼鐵材料的核心技術(shù)，鋼的晶粒細(xì)化能提高強(qiáng)度，同時(shí)還能提高韌性或保持韌性基本不下降。細(xì)晶強(qiáng)化的研究主要集中在形變和相變耦合以及研究納米析出相在超細(xì)晶鋼中的作用兩個(gè)方向。從外部往鋼液中加入第二相微細(xì)顆粒可以細(xì)化鋼的組織，并提高鋼的綜合力學(xué)性能，這是一種新思路新方法。鋼中的第二相粒子對(duì)鋼的性能影響很大，由于第二相粒子種類、大小、形狀、分布以及含量各異，對(duì)金屬力學(xué)性能造成復(fù)雜的影響。一是第二相粒子較大對(duì)鋼的力學(xué)性能具有破壞作用，主要是作為裂紋形核源而導(dǎo)致裂紋的形成和傳播；二是第二相粒子細(xì)小對(duì)鋼的組織細(xì)化和提高性能均有很好的作用。

目前，在鋼中獲得細(xì)小的第二相粒子有兩種方法：內(nèi)部析出法和外部加入法。內(nèi)部析出法是通過控制鋼液條件，降低粒子析出溫度，使鋼液凝固和熱加工過程中析出細(xì)小彌散的夾雜物或碳(氮)化物粒子。外部加入法是向鋼中外加微細(xì)粒子，與內(nèi)生析出法相比，外加法更具有可控性，該方法克服了內(nèi)生陶瓷顆粒法在生成顆粒的數(shù)量及其大小的不確定性和難以把握性，保證高強(qiáng)度鋼的使用安全性，而且對(duì)鋼的純凈度無過高要求，可以方便地適用于工業(yè)化的鋼材生產(chǎn)。

用外加ZrC顆粒的方法自制低碳微合金鋼。ZrC顆粒的平均粒徑為1.3μm，添加體積百分?jǐn)?shù)為1.1%，在真空條件下冶煉。鑄錠的主要化學(xué)成分(wB)%為：0.118V，0.084C，0.018Si，0.346Mn，0.018P，0.010S，0.202Ti，0.034Al，0.014B，0.070Nb，0.0032O，0.0018N。鑄錠澆鑄成圓柱型，在Φ450mm熱軋?jiān)囼?yàn)機(jī)上進(jìn)行軋制，經(jīng)過7道次控制軋制，最終得到厚度為7.0mm的鋼板。軋后管層流冷卻至400℃左右后空冷。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，試驗(yàn)鋼的晶粒大小為5.5μm，斷裂延伸率20.66％，屈服強(qiáng)度為517.5MPa，抗拉強(qiáng)度635MPa，沖擊功為215J。其組織比較均勻，是細(xì)小的鐵素體組織加少量珠光體。珠光體體積分?jǐn)?shù)越小，對(duì)韌性的危害就越小，試驗(yàn)鋼中珠光體的體積分?jǐn)?shù)很小，對(duì)鋼的沖擊韌性的影響完全可以忽略。由透射電鏡照片發(fā)現(xiàn)，鐵素體晶粒內(nèi)部存在大量鐵素體亞晶，位錯(cuò)密度較高，這在一定程度上提高了鋼的強(qiáng)度。同時(shí)看到有球狀納米析出相分布于基體中，對(duì)鋼產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用。

試驗(yàn)鋼的強(qiáng)韌化機(jī)制主要是細(xì)晶強(qiáng)化，其次為第二相粒子強(qiáng)化。ZrC顆粒分布較為均勻，對(duì)鋼起到明顯的晶粒細(xì)化作用和第二相粒子強(qiáng)化作用。第二相粒子呈球狀彌散形態(tài)較為均勻地分布于鋼中，有利于提高鋼的塑韌性，從而提高鋼的綜合性能。（子云）