21世纪新一代钢铁材料的重要发展方向及趋势？
超细晶化理论及技术是21世纪新一代钢铁材料的重要发展方向。目前，工业生产和广泛应用的低合金钢的屈服强度约为400MPa，抗拉强度约为500MPa，晶粒尺寸约为lOpm。长期研究和生产实践表明，具有高强度且有高韧度的钢铁材料是最理想的材料，晶粒细化处理是同时提高材料强度和韧度的最有效途径，因此世界各国研究者力争通过对低合金钢进行细晶化
的研究，将低合金钢的屈服强度由目前的400MPa级提高到800MPa级，其核心理论和技术是实现钢材的超细晶（或超细组织）。
1997年4月，日本开始了“新世纪结构材料（或超级钢材料）”为期10年的研究计划，提出生产将现有钢材强度翻番和使用寿命翻番为目标的新一代钢材。之后韩国在1998年启动了“21世纪高性能结构钢”，我国予1998年末确立启动了“新一代钢铁材料重大基础研究”项目（国家973项目），其目标是将现有的普碳钢和低合金钢的强度和寿命提高1倍，同时不降低钢的综合性能。东亚相差不到1年，设立相同目标的研究项目带动了欧美各国钢铁界竞相参与和重视。控制超细晶粒钢的组织而使钢强韧化的观点出发，对现有高强度低合金(HSLA)钢晶粒细化的理论和技术进行了探讨。探讨高强度低合金钢的晶粒细化理论。
1.高强度低合金钢的晶粒细化理论：
2.低合金高强钢最重要的力学性能指标是屈服强度GB和韧脆转变温度T。对于新一代钢铁材料来说，提高其屈服强度民，降低其韧性转变温度T是研究和开发的重点。提高钢铁材料强度的方法有：固溶强化、析出相强化、弥散强化、形变强化，细晶强化等。钢铁材料提高强度的途径主要有4条Ⅲ：
通过合金元素和间隙元素原子溶解于基体组织产生周溶强化
通过加工变形增加位错密度造成钢材承载时位错运动困难（位错强化）
通过晶粒细化使位错穿过晶界受阻产生细晶强化
通过第二相(一般为M(C，N),析出相或弥散相）使位错发生弓弯和受阻产生析出强化。
各种强化机制的效果。其中，细晶强化是唯一能同时提高强度和韧性的方法，其它强化方法得到的显微组织都存在强度提高而韧性下降的缺点。细晶强化可用传统的Hall-Petch公式描述式中内摩擦力；足为常数，晶粒直径。同时，晶粒尺寸与材料的塑性和韧性有着密切的关系，Petch根据断裂应力与晶粒直径的关系：α和β为常数，随着晶粒尺寸的逐步变小，屈服强度提高，韧转变温度降低。研究工作表明：微米、亚微米级的钢铁材料，其强度和晶粒度仍服从Hall-Petch公式。材料从传统的细晶（10mm或稍大）细化到1mm，其强度可提高l倍以上，并使钢的韧脆转变温度下降到200℃以下，显著地改善了钢的韧性。Takakic6及其合作者的研究指出，具有低碳贝氏体或针状铁素体的低（微）合金钢若显微组织细化至2mm以下，强度就能翻番。因此超细晶钢是将目前细晶钢的基体组织细化至微米及亚微米数量级。微米及亚微米组织的性能特征。
2.分析高强度低合金钢的晶粒细化技术及其研究现状
细化晶粒是控制金属材料组织结构的最重要、最基本的方法。目前，获得细晶粒的方法有利用相变和再结晶的热处理（或形变热处理），钢液超速冷却，机械合金化，超细粒子烧结和非晶体结晶等。形变热处理对晶粒细化极为有效，已以实验室规模获得了具有小于或等于超细晶组织的成块材料。下面介绍几种重要的细化晶粒技术。
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