日本“超级钢”项目研究超细晶材料的研制
日本“超级钢”项目研究的课题之一是“焊接性能优良的800MPa级高强度钢研究”。目前铁素体珠光体钢的抗拉强度都在500MPa以下，抗拉强度超过500MPa的高强度钢主要是通过添加合金成分，形成贝氏体、回火马氏体等高强度钢。但是，随着合金元素的增加，不但提高钢的成本，而且使炼钢和精炼难度加大，更重要的是使焊接性能变差，高强钢焊接接头的疲劳强度仅为60～100MPa(为母材基体强度的10%)。具有C-Si-Mn基本成分的铁素体钢具有良好的焊接性能，但用目前技术生产的钢的强度有限，因此该课题的研究目标是：以C-Si-Mn成分为基础，通过晶粒细化，将晶粒尺寸从10μm细化到1μm，获得强度与硬度平衡的超细铁素体2珠光体复相组织，开发出抗拉强度为800MPa级别的超细晶粒钢，同时开发具有优良焊接性能的超级钢的焊接工艺。为此，该课题从以下两个方面进行研究。
超细晶材料的研制
采用大的塑性应变能够制备出超细晶铁素体晶粒。但是采用大的塑性应变进行单向变形时，材料在厚度方向变形不均匀，致使应变主要集中于试样的中心部位。Nagai等采用“多向变形”技术制备超细晶铁素体晶粒，其特点是采用双向或多向变形可明显地改善应变分布的不均匀性，从而有利于获得均匀的超细晶组织。
利用研制的多向变形热机械处理模拟机，在实验室采用单向变形和多向变形对比方法研究了化学成分(%)为0.16C-0.4Si-1.4Mn的碳素钢的晶粒变化情况，结果表明采用“多向变形”方法制备的超细晶粒钢具有更均匀的超细晶组织。多向变形热机械处理模拟机的特点是每轧制一道次，试样便可旋转90°。Nagai等利用实验室轧机采用多向轧制技术，用低碳Si-Mn钢成功地制备出尺寸为Φ18mm×20000mm的棒材，将钢的晶粒尺寸由10μm细化到0.5μm时，钢的屈服强度可由320MPa提高到740MPa，当将12mm×700mm×Cmm规格的热轧钢板的晶粒尺寸细化到1μm时，钢板的抗拉强度达到800MPa，且制备的热轧钢板在厚度方向具有均匀的超细晶粒。
通过大变形生产的厚钢板力学性能的各向异性，特别是某些方向上韧性的降低是人们关注的焦点。为此，Nagai等采用了“大角度交叉轧制”方法以改变材料的结晶取向。通过交叉轧制，材料的织构或(100)极指数得以有效地改变，使材料在横向和轧向的韧脆转变温度的差异很小。
钢材 
