信息来源：世界金属导报 时间:2016-01-04 18:36:58
传统的超高强度钢大都是依赖提高碳含量或合金元素含量而获得较高强度的马氏体或贝氏体钢，此种钢存在着焊接性能差、塑韧性低、钢材尺寸受限制和成本昂贵等问题。因此，开发综合性能良好、成本低廉的新型超高强度钢是必然趋势。
传统超高强度合金钢按其物理冶金学特点大体可以分为：1）低温回火马氏体组织或下贝氏体组织强化的低合金超高强度钢；2）高温回火析出合金碳化物、二次硬化组织的超高强度钢；3）从低C马氏体基体析出金属间化合物进行强化的马氏体时效钢。
这些传统超高强度钢在一定程度上达到了超高强度的要求，但是综合性能仍然存在着不可忽视的问题。例如，低合金超高强度钢和二次硬化超高强度钢中较高C含量带来了焊接性能差、断裂韧性不高等问题；马氏体时效钢含有大量的合金化元素，特别是价格昂贵的Co，Ni等元素产生的成本问题，制约了马氏体时效钢的大规模应用；另外，马氏体或贝氏体转变需要较快的冷却速度，也限制了大型尺寸马氏体和贝氏体钢的生产。
近年来，随着纳米科技的发展，纳米材料在力学性能方面展现出高强度、高硬度和高韧性等独特的优势，引起了广泛关注。纳米科技的发展也为新型超高强度钢的设计开拓了新的途径，将纳米材料和纳米技术应用到钢铁材料设计中，利用纳米级析出相的沉淀强化和阻止晶粒长大技术，有望大幅度提高结构钢的强度和韧性。
纳米析出强化是金属材料最有前途的强韧化机制之一，也是新型超高强度钢最重要的强化机制。铁素体是bcc晶格结构，f cc元素和C元素在铁素体中的固溶度非常低，随着温度的下降，这些元素的固溶量逐渐减小。因此，在合理的热处理条件下，f cc元素和C元素能够在过饱和的铁素体基体上，以纳米析出相的形式均匀析出，这些纳米析出相包括纳米团簇、纳米金属间化合物和纳米碳化物。当滑移位错以Or owan机制绕过这些不可变形的纳米析出相时，由于位错弓出弯曲将增大位错的线张力，因而需要更大的外加应力才能使位错越过强化相颗粒而继续滑移，由此导致铁素体钢的强化。
析出相的尺寸愈小、析出体积分数愈高，其强化效果愈好，这就需要采取措施控制钢中析出相的析出和生长。一方面，从热力学角度优化设计合金成分，合理调整f cc元素、C元素与其他合金元素的配比，创造纳米团簇、纳米金属间化合物和纳米碳化物同时析出的条件，最大程度地增加纳米析出相的体积分数，增加铁素体钢的强度，使低C低合金超高强度铁素体钢具有更强的竞争能力。另一方面，要获得细小的纳米团簇、纳米金属间化合物和纳米碳化物，关键是原位析出时控制这些纳米析出相的长大，而且要使全部固溶的合金元素均匀析出，必须造就大量的形核位置，同时控制析出温度和析出时间，这是纳米强化超高强度钢的关键。
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