近日，日本山阳特钢公司高碳钢“TOUGHFITTM”实现商用化，该产品有望今后为碳中和社会发展作出贡献。“TOUGHFIT^TM”是一种创新型高碳钢，通过合金成分和热处理条件不断优化，有效弥补了高碳钢“硬脆”的不足，兼具高硬度和高韧性的优点。将“TOUGHFIT^TM”作为汽车、建筑机械、产业机械的耐磨部件及动力传递部件制造的材料，通过简化硬化热处理工序及零部件小型轻量化，有助于减少二氧化碳排放。

该公司今后将致力于向更多领域推广“TOUGHFIT^TM”，切实满足下游用户对碳中和目标的追求。

1性能平衡的创新技术

通常来说，含碳量约为0.6%以上的高碳钢，通过淬火、回火等硬化热处理即可获得700HV以上的表面硬度，发挥优异的耐磨性和疲劳强度，适用于各种耐磨部件和以齿轮轴为代表的动力传递部件。另一方面，硬度和韧性存在平衡关系，在提高硬度（强度、耐磨耗性）的同时，韧性（耐裂纹性、耐冲击性）则会降低，“硬而变脆”成为高碳钢的一大弱点。为此，山阳特钢联手小松制作所和大阪大学，共同组建了产学合作团队，以高碳钢的高硬度部件为研究对象，针对沿晶界产生的裂纹（晶界破坏）开展了研究。通过强化晶粒晶界，进而确定了晶粒组织优化的合金成分和热处理条件，克服了硬度和韧性无法兼具的问题。在淬火回火后700HV的高硬度状态下，与以往同等硬度的钢材相比，“TOUGHFIT^TM”显示出约10倍以上的韧性值，如图1所示。

2适用于建筑机械用耐磨部件

作为研究参与方，小松制作所进行了不同试验。经过试验证实，将“TOUGHFIT^TM”用作高耐磨性和韧性的隧道挖掘机管套材料，发挥了其卓越的性能，使用情况良好，如图2所示。为了切削坚固的岩盘和大量的沙土，隧道挖掘机的管套除了需要极高的硬度、耐磨性以外，还要求具有受到巨大冲击也不会缺损的高韧性。

3部件的热处理创新：通过无渗碳化减少二氧化碳排放

在汽车、建筑机械、工业机械领域使用的轴承、齿轮、轴等动力传递部件中，为了确保其耐冲击性，同时提高耐磨损性和疲劳寿命，多采用伴有气体渗碳的淬火热处理，使部件表面呈现高硬度状态。但气体渗碳热处理在渗碳气体与部件表面的平衡反应导致碳侵入时排出大量的二氧化碳，因此，从碳中和的观点出发，希望采用一种新型的硬化热处理抑制二氧化碳排放。“TOUGHFIT^TM”选择了采用浸渍淬火，可在不损害韧性的情况下提高硬度，在部件制造工序中，有助于减少二氧化碳排放。

4部件的高性能化：通过小型、轻量化减少二氧化碳排放

通过应用兼具高硬度和高韧性“TOUGHFIT^TM”，能够延长各种动力传递部件的疲劳寿命，通过部件的小型、轻量化设计提高燃油效率，减少二氧化碳排放，助力碳中和目标的实现。（御风）