近日，韓國科技信息通信部下屬的韓國材料研究所（KIMS）鋼鐵材料研究室與浦項產業科學研究院（RIST）合作，在全球首次開發了超輕質不銹鋼，相較傳統不銹鋼重量減輕約20%左右。
此次研制的超輕質不銹鋼，不僅改觀了“不銹鋼重量大”的傳統刻板印象，而且沒有添加高價的鎳合金，從而確保了價格競爭力。
此次研究得到了韓國國防事業廳軍民合作振興院的軍民兩用技術開發項目的大力支持。相關研究結果刊登于國際學術期刊《科學報告》（Scientific Report）上，論文題目為《A new class of lightweight, stainless steels with ultra-high strength and large ductility》（一種新型的輕質、超高強度、高延性不銹鋼）。今后研究團隊將開展技術量產化等后續研究。
迄今為止，超輕質鋼材是在鋼中添加輕合金元素鋁，從而實現了輕量化效果。不過，過量的鋁也會產生脆性，進而造成易碎的問題，因此，鋁的含量不能超過10%以上。為了克服這個問題，研究團隊對碳、錳、鉻等合金元素的添加量進行了優化，在添加12%鋁的同時降低鋼鐵的脆性。此外，通過添加鉻，促使鋼材表面產生鋁和鉻含量較高的致密氧化層，從而確保耐腐蝕性與400系不銹鋼相當。圖1顯示了超輕質不銹鋼與傳統輕質鋼材顯微組織的對比。
傳統不銹鋼的密度為7.9-8.0g/cm3，重量大。而此次韓國研發的超輕質不銹鋼添加了12%的鋁，密度降低至6.3-6.5g/cm3，輕約20%。這種超輕質不銹鋼，如果優先應用于汽車、造船等行業領域，有望提高燃油效率，同時降低二氧化碳排放。
可以說，這項研究從全新的合金設計方向出發，既突破了傳統不銹鋼的重量限制，又同時解決超輕質鋼材所具有的腐蝕性和脆性問題，意義重大。
不銹鋼的強度和延性優秀，還具有突出的耐腐蝕性，除了廚房電器、家用電器以外，在汽車、建筑、造船、醫療等行業領域的應用也較為廣泛，由此可見，此次開發的超輕質不銹鋼應用前景廣闊。
本文摘選自本報2023年第44期B01部分內容
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