材料是人類文明的里程碑，是社會進步的物質基礎，金屬材料是人類社會發展的全程見證者，在人類社會各個轉型期起到了舉足輕重的作用。隨著經濟發展，市場需求的變化，高性能金屬材料尤其是高性能鋼鐵材料以其本身優越的綜合性能和在數量、質量方面的無限潛力，越發受到國家的重視。為了全面了解我國高性能鋼鐵材料研發進展以及推進高性能耐蝕鋼鐵材料發展的關鍵因素。記者特邀請到東北大學王昭東教授做相關方面的精彩解讀。

    王昭東，東北大學教授，長期從事金屬材料先進軋制技術和熱處理方面的研究工作。獲得國家科技進步二等獎 3項（兩項總排名第 1，一項總排名第 6），省部級獎多項。他圍繞我國金屬材料產業與產品升級，面向國家重大戰略急需，開發出了系列高強結構鋼、高等級耐磨鋼、鋁合金汽車板、核電用鋼等金屬材料熱處理產品，突破了國外技術封鎖，填補了多項國內空白。

    迎合國家戰略需求 大力發展高性能鋼鐵材料

    鋼鐵工業作為中國當前工業化發展進程中的重要支柱產業，對國民經濟建設和發展具有重大貢獻。王教授談到，目前我國粗鋼產量占全球的50%以上，提供了國民經濟發展所需的絕大部分鋼鐵材料。與此同時，鋼鐵工業的發展也面臨著資源自給、能源消耗、環境負荷所帶來的嚴峻挑戰，存在產能過剩矛盾愈發突出，創新發展能力不足等問題。“十三五”期間工信部在“鋼鐵工業調整升級規劃”中就明確提出了轉型目標：化解產能過剩、加大產品創新、促進綠色發展，實現一批關鍵鋼材品種的有效供給。因此，推進鋼鐵工業轉型升級，發展高性能鋼鐵材料是突破能源、資源和環境瓶頸的重要手段。

    2016 年底，工信部、國家發展改革委、科技部、財政部四部委聯合發布了《新材料產業發展指南》，提出加快推動先進基礎材料工業轉型升級，這其中包括基礎零部件用鋼、高性能海工用鋼等一系列先進鋼鐵材料，例如高溫不銹軸承鋼、高溫滲碳軸承鋼、重載齒輪鋼、海工用高強齒條鋼特厚板、極地用低溫鋼、高止裂厚鋼板、高壽命耐蝕鋼等等，這些都是突破重點應用領域急需的新材料，也是我國鋼鐵材料發展的重要方向。

    王教授強調，我國高性能鋼鐵材料發展應當以國家重大工程和戰略性發展需求為導向，從基礎前沿、關鍵共性技術到應用示范進行全鏈條一體化組織實施，通過材料設計、制造流程及工藝優化等關鍵技術和國產化裝備的重點突破，堅持走“產學研用”的道路，加強基礎研究工作，不斷優化品種結構，實現鋼鐵產品的高性能和高附加值的綠色化制造，降低生產成本，提高先進基礎材料國際競爭力。高性能鋼鐵材料的發展將逐步提升我國鋼鐵產業的整體競爭力，滿足我國制造業高端化、新型工業化、城鎮化建設以及創新性戰略化發展的亟需，為我國參與全球新一輪產業變革與競爭提供支撐，從而實現我國鋼鐵產業由大變強、技術由跟跑型為主向并跑和領跑型轉變。因此，發展高性能鋼鐵材料具有重要的經濟意義和社會價值。我國未來的高性能鋼鐵前景廣闊，大力發展高性能鋼鐵材料勢在必行。

    幾十載潛心科研 服務于國民經濟主戰場

    王昭東教授長期從事金屬材料先進軋制技術和熱處理、高性能鋼開發及組織性能控制方面的研究工作，取得了豐碩的成果。據了解，1987 年，19 歲的王昭東考入東北工學院金屬壓力加工專業；1991 年，碩士畢業后，他跟隨導師王國棟院士一直從事鋼鐵材料的軋制和熱處理方面的研究工作；1997 年，博士畢業后，他留在了東北大學任教至今，30 多年來，他始終扎根于鋼鐵軋制工作的一線，兢兢業業地潛心于教學科研工作。

    王教授表示，他的夢想就是為祖國鍛造出好鋼，讓我們國家的鋼鐵工藝水平領跑全球，讓國之重器不再受制于人。目前他擔任軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室主任，是科技部先進軋制及熱處理重點領域創新團隊負責人，他們團隊自主研發的“熱軋板帶鋼新一代控軋控冷技術”，作為“資源節約、節能減排”綠色鋼鐵制造的代表，促進了我國鋼材由“中低端”向“中高端”升級換代，相關產品已經在西氣東輸、海洋平臺、跨海大橋、第三代核電站、大型水面艦艇等國家戰略性工程中得到了廣泛應用。另外，他們研發的“特種鋼板連續輥式淬火技術”，打破了國外壟斷，使我國成為極少數掌握該類鋼板熱處理裝備技術的國家，實現了我國鋼材從約3 萬 / 噸的“貴族鋼板”到 6 千元 / 噸“大眾鋼板”的過渡。目前上述兩項技術已推廣至國內 50% 以上鋼鐵企業的50 多條生產線上，并且分別獲得 2014年度和2017年度國家科技進步二等獎，得到了全行業的廣泛認可！

    對此，王教授深切地表示，我們應該把論文寫在祖國大地上，把成果鐫刻在祖國的鋼鐵生產線上，這是他的老師、中國工程院院士王國棟教授的諄諄教誨箴言，也是他們團隊一直遵從的理念。科研人員要有埋頭苦干、腳踏實地的奮斗精神，方法總會比問題多，只要有信心，沿著正確的方向，那么就一定能夠找到解決問題的途徑，讓我們的科研成果落地生根、開花結果，轉化成實際生產力，為企業創造價值，為國民經濟服務是科研的終極目的。

    王教授強調，未來他們將繼續努力，在學術帶頭人王國棟院士的引領下，積極開展鋼鐵領域創新工作，爭取獲得更多原創性成果，服務國民經濟主戰場，為鋼鐵行業的轉型升級做出更多的貢獻！

    搞好鋼鐵行業協同創新 加速科技成果產業化

    工信部數據顯示，近年來我國的高性能鋼鐵材料自主研發水平顯著提高。已經在高強建筑用鋼、高性能管線鋼、大型水電站用鋼、高磁感取向硅鋼、高速鐵路用鋼軌、高強度汽車板、航天器用合金材料、抗震建筑用高強螺紋鋼筋等一系列高端品種方面取得突破。并且，一部分高性能鋼材已經由跟隨實現了領跑，如第三代汽車用鋼、X80 管線鋼、超大型水電站用鋼等；具備幾乎所有牌號硅鋼的生產能力；以軸承鋼為代表的特鋼產品研發技術已達到國際一流水平；寶鋼產 OA 用高導電電鍍鋅產品的導電性和耐蝕性已經超過國外同類先進產品。我國鋼鐵材料正在不斷打破技術壁壘，實現自主研發。

    王教授表示，整體來看，我國的高性能鋼鐵材料研發已經基本上可以滿足國防軍工、裝備制造、國民經濟發展要求，但與國際先進水平相比，仍存在較大差距。部分高端裝備及核心部件用關鍵基礎鋼鐵材料嚴重依賴進口，關鍵技術受制于人。如特種耐腐蝕油井管、船用耐蝕鋼、高速鐵路用車軸及軸承鋼、高標準模具鋼等高端鋼材產品仍然滿足不了需求。另外，國內高性能鋼鐵部分技術還停留在實驗室層面，科研成果產業化還需要繼續努力。

    習近平總書記號召我們：“要瞄準世界科技前沿，強化基礎研究，實現前瞻性基礎研究、引領性原創成果重大突破。加強應用基礎研究，拓展實施國家重大科技項目，突出關鍵共性技術、前沿引領技術、現代工程技術、顛覆性技術創新”。在高性能鋼鐵材料研發方面，我們應該按照習總書記的要求，努力搞好鋼鐵行業的技術創新，把我國鋼鐵行業做成“世界級先進制造業集群”！

    國家新材料產業發展專家咨詢委員會主任、中國工程院院士干勇在“‘十三五’能源新材料發展”的主題報告中表示，材料問題是核心、基礎和先導。鋼鐵行業“十三五”技術發展應向綠色化、智能化鋼鐵制造流程及品種技術集成的研發與應用的方向發展。

    因此，國內鋼鐵行業要把低碳綠色作為技術發展的主方向，實現自身節能減排和可持續發展，緊緊圍繞高端裝備制造、節能環保等重點領域需求，加快調整先進基礎材料產品結構，積極發展精深加工和高附加值品種，提高關鍵戰略材料生產研發比重。同時也要加強與國外先進鋼企及研究機構的交流合作，學習新技術、開發新品種，提高鋼的使用價值，加大開發高強度鋼材品種以滿足下游行業對高性能鋼的應用需求。與此同時還應加強新型鋼鐵材料推廣力度和標準規范的制定，加強基礎研究、應用技術研究和產業化的統籌銜接，完善創新鏈條的薄弱環節，形成上中下游協同創新的發展環境。

    抓住關鍵因素 發展高性能耐腐蝕鋼刻不容緩

    高性能耐腐蝕鋼是未來鋼鐵材料發展的重要方向之一。根據中國工程院重大咨詢項目《我國腐蝕狀況與控制戰略研究》研究結果，2014 年我國腐蝕總成本約為 2.1 萬億元，占當年國內生產總值（GDP）的 3.34％。腐蝕損失主要發生在金屬材料中，其中鋼材應用比例最大。鋼材是在裝備、管線、鐵路車輛、汽車、道路、橋梁、船舶、海工、建筑等行業廣泛應用的基礎結構材料，面臨著酸堿性、高壓高溫、固液氣多相、力學化學交互作用、沖刷磨損、干濕交替等多樣化的苛刻腐蝕環境。但是鋼材耐腐蝕性普遍較差，鋼制結構最大挑戰就是腐蝕破壞。腐蝕不僅使鋼材損失重量，還嚴重降低了強度和韌性，造成結構提前失效，甚至導致災難性事故。據統計，每年約 30% 的鋼材因腐蝕而報廢，而目前我國粗鋼年產量已達8億噸以上（占全球一半以上），其中絕大部分將用于我國各類設施和裝備，鋼材使用量的急劇增加必將加劇未來腐蝕經濟損失，鋼材腐蝕也將成為影響國民經濟社會可持續發展的重要因素之一，因此發展高性能耐腐蝕鋼有著急迫而重要的意義。

    王教授強調，發展高性能耐腐蝕鋼第一個關鍵是加強基礎研究，包括微觀腐蝕機制研究和宏觀腐蝕數據積累分析。提高鋼材耐腐蝕性能的主要策略之一是采用綜合防腐措施，如表面涂層、陰極保護以及提高鋼材耐蝕性等。這需要把具體服役環境下鋼材對腐蝕介質的反應機理特別是微觀機制研究清楚，比如基于 Cr 的耐腐蝕機制研究就發展出了不銹鋼這一極為重要的高性能耐腐蝕鋼品種。基礎研究應該充分利用最新科技成果，如原位高分辨表征技術等。比如最近美國太平洋西北國家實驗室的 Chongmin Wang 研究團隊在 NatureMaterials 期刊發表了 Atomic Origins ofWater-vapour-promoted Alloy Oxidation的研究論文，采用原位高分辨電鏡技術研究了合金在水蒸氣中的氧化過程，揭示了氫離子在合金腐蝕過程中使材料形成多孔結構而促進氧化的重要作用，厘清了長期以來困擾水蒸汽加速金屬材料氧化而導致銹蝕的背后微觀機制。這充分表明我們對具體腐蝕行為的本質理解會隨著基礎研究進展而不斷更新，將有力支持新型高性能耐腐蝕鋼發展。

    第二個關鍵是要理清我國鋼材主要應用領域的具體腐蝕介質，如介質溫度、酸度、鹽濃度、濕度等變化規律，這方面需要長期而艱苦的腐蝕數據積累與分析。近年來我國腐蝕數據積累方面取得了重大進展，比如中國工程院“我國腐蝕狀況及控制戰略研究”項目通過發放問卷、實地調研、專家咨詢、電話訪談、學術討論、大會交流、查閱文獻、國外考察等獲得了大量可靠數據，調查了 5大領域、30 多個行業，首次全面摸清了我國腐蝕及控制的基本狀況，并獲得我國腐蝕損失經濟成本，這為我們發展針對各行業的高性能耐腐蝕鋼提供了寶貴的數據支撐。

    結合腐蝕微觀機理與宏觀規律，才能有針對地設計出耐腐蝕鋼材、涂層及電化學保護等綜合腐蝕控制手段，從而有效延長鋼材結構的腐蝕壽命。這方面一個典型的成功例子是原油船貨油艙耐腐蝕鋼開發與應用：在調查清楚貨油艙腐蝕部位分布規律后，針對底板高酸性高濃度氯離子點腐蝕機理和上甲板晝夜溫差、干濕交替環境下的混合油氣均勻腐蝕機理，開發出了無需涂層的耐腐蝕鋼，且耐腐蝕性能顯著優于傳統涂層方案。這表明針對具體腐蝕環境發展高性能耐腐蝕鋼具有廣闊前景。

    第三個關鍵，要加強耐腐蝕新鋼種與新防腐技術推廣應用。這需要出臺相關防腐蝕技術法規、建立耐腐蝕鋼材應用標準，并形成推廣應用的激勵政策。耐蝕鋼由于合金和生產成本較高，加上開始應用規模小，使得價格過高，下游用戶難以獲得短期好處而造成推廣應用困難。為此，工業和信息化部、財政部和保監會在 2017 年建立了重點新材料首批次應用保險補償機制并開展試點工作，在《重點新材料首批次應用示范指導目錄（2017 年版）》中列入了高性能油套管、特種無縫管材、船用耐蝕鋼等高性能耐腐蝕鋼品種，這是我國建立高性能新材料首次示范應用風險分散機制的有益嘗試，將極大促進高性能耐腐蝕新材料的推廣應用。

    總之，發展高性能耐腐蝕鋼順應我國新材料高性能化、多功能化、綠色化發展趨勢，面向高端制造、軌道交通、航空航天、海洋工程、新能源汽車等戰略性新興產業和重大工程建設需求，將有效提高我國基礎設施和重大裝備壽命，為我國新時代綠色可持續發展和生態文明建設提供高壽命鋼鐵材料支撐。

    后記：

    沉舟側畔千帆過，病樹前頭萬木春。科技創新能力越來越成為綜合國力競爭的決定性因素，我國急需從“中國制造”向“中國創造”的飛躍。中國鋼鐵行業經過 40 年的發展，發生了翻天覆地的變化，取得了舉世矚目的發展成就，但中國還不是真正的鋼鐵工業強國。唯有取長補短、開拓創新，方能在激烈的國際競爭中立于不敗之地！

    ●  人物簡介

    王昭東，男，1968 年 12 月生，東北大學材料加工工程專業教授，博士生導師，國家“萬人計劃”領軍人才，國家科技部重點領域創新團隊負責人，2011 計劃“鋼鐵共性技術協同創新中心”先進熱軋及熱處理方向首席專家，國家重點研發計劃項目負責人。兼任中國金屬學會軋鋼分會理事、中厚板學術委員會委員，《軋鋼》雜志副主任委員，《冶金自動化》雜志副主任委員，Journal of Materials Science & Technology、Journal of Iron and SteelResearch, International、《材料熱處理學報》、《鋼鐵研究學報》、《中國冶金》、《上海冶金》、《中國海洋平臺》雜志編委。

    王昭東教授主要從事金屬材料先進軋制技術和熱處理的研究工作，先后主持或完成國家重點研發計劃項目、自然科學基金重大 / 重點項目、科技支撐計劃、973 課題以及企業重大科技項目 50 余項。圍繞熱軋板帶鋼新一代控軋控冷工藝理論與裝備技術，構建了以超快冷為核心的熱軋板帶鋼新一代TMCP理論體系，開發出“軋制-冷卻 - 熱處理”一體化組織調控方法，建立起節省合金、提高鋼材性能的新途徑，推廣應用至國內大型鋼鐵企業 30 余條生產線，實現了4000 萬噸 / 年節約型熱軋鋼材批量化生產規模。針對特種鋼板熱處理，研發出國內首套連續輥式淬火裝備技術，構建起現代化熱處理線工藝控制分析平臺，應用至寶鋼、鞍鋼等 20 余條生產線，并推廣至美國、日本，顯著提升了我國重大冶金裝備技術的國際影響力。圍繞我國金屬材料產業與產品升級，面向國家重大戰略急需，開發出系列高強結構鋼、高等級耐磨鋼、鋁合金汽車板、核電用鋼等金屬材料熱處理產品，突破了國外技術封鎖，填補了多項國內空白。研究成果被列入國家科技部、發改委、工信部、國資委、財政部 16 項產業政策文件，相繼被《世界金屬導報》評為 2011 年、2013 年世界鋼鐵工業十大技術要聞；獲國家科技進步二等獎 3 項（兩項總排名第 1，一項總排名第 6），省部級一等獎 8 項，二等獎 4 項、中國優秀專利獎 1 項；發表 SCI/EI 學術論文 120 余篇，授權國內國際發明專利 40 余項、軟件著作權 8 項。