北京時間2019年7月15日，2019溫網(wǎng)進(jìn)入最后一個比賽日的角逐。萬眾矚目的溫網(wǎng)男單決賽正式打響，由8屆賽會冠軍費(fèi)德勒迎戰(zhàn)衛(wèi)冕冠軍德約科維奇。最終，德約科維奇以7-6（5）、1-6、7-6（4）、4-6、13-12（3）擊敗費(fèi)德勒，奪得自己的第16座大滿貫冠軍！

“我只想試著去忘掉它。”這是費(fèi)德勒賽后的第一句話。在這場史詩般的溫網(wǎng)男單決賽中，費(fèi)德勒浪費(fèi)兩個冠軍點(diǎn)后輸給了德約科維奇。在錯失第9個溫網(wǎng)冠軍的同時，費(fèi)德勒也無緣個人第21個大滿貫。盡管半決賽暫時阻擊了納達(dá)爾的追趕，但費(fèi)德勒依舊未能擋住德約科維奇。過去5個大滿貫，德約科維奇拿走了4個，大滿貫數(shù)急速迫近納達(dá)爾和費(fèi)德勒。

費(fèi)德勒，納達(dá)爾，德約科維奇，這些男子網(wǎng)壇的一代傳奇，至今依然熠熠生輝。神一樣的對手，造就了彼此的神奇。

有媒體賽后問費(fèi)德勒決賽如此拼命，是不是擔(dān)心被追上，瑞士人給出了否定的答案，“當(dāng)我大滿貫總數(shù)還排在后面時，這是挺重要的。但在我打破紀(jì)錄以后，繼續(xù)前進(jìn)的動力就來自別的很多方面了?！辟M(fèi)德勒說他不是那種為了紀(jì)錄而活的球員，盡管他確實(shí)改寫了一大堆紀(jì)錄，“我是為了參加這樣的溫網(wǎng)決賽，為了在這么棒的觀眾注視下打球，為了和小德這樣的球員較量，這才是我打球的目標(biāo)?！?/span>

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據(jù)鞍鋼日報消息，2019年7月4日，從鞍鋼股份成功下線的行業(yè)首卷輕質(zhì)雙相鋼DP980-LITE在鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行性能測試，經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。其中，伸長率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的980MPa級雙相鋼，同時密度減輕5%。其輕質(zhì)雙相鋼DP980-LITE為全球首發(fā)。

據(jù)報道，作為國內(nèi)重要的汽車鋼生產(chǎn)研發(fā)基地，鞍鋼將輕質(zhì)雙相鋼的研發(fā)列為鞍鋼集團(tuán)重大課題，成立了產(chǎn)銷研協(xié)同作戰(zhàn)的項(xiàng)目組，并與東北大學(xué)、通用汽車研究院開展合作，共同推進(jìn)輕質(zhì)雙相鋼的研制開發(fā)和市場推廣。

歷時3年多的技術(shù)攻關(guān)，項(xiàng)目組通過在先進(jìn)高強(qiáng)鋼的基礎(chǔ)上添加輕質(zhì)合金元素，破解了由于輕質(zhì)合金元素的加入帶來的冶煉、連鑄、軋制、退火等多道工序的技術(shù)難題，特別是攻克了采用連鑄工藝成批次生產(chǎn)合格鑄坯的世界性生產(chǎn)難題，實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)雙相鋼工業(yè)化生產(chǎn)。

下一步，鞍鋼將與用戶一起，開展輕質(zhì)雙相鋼的應(yīng)用性能評價和目標(biāo)零件的試制實(shí)驗(yàn)，形成輕質(zhì)雙相鋼的技術(shù)解決方案，推動汽車車身輕量化的發(fā)展。

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什么是輕質(zhì)鋼？在回答這個問題前，我們需要簡單了解一下這些年來汽車輕量化的研發(fā)情況。

據(jù)介紹，提高汽車用鋼的比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度之比）可以實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。

目前主要途徑是使用高強(qiáng)鋼和先進(jìn)高強(qiáng)鋼，先進(jìn)高強(qiáng)鋼從第一代發(fā)展至第三代，在提高強(qiáng)度的同時，使材料具有良好的強(qiáng)度和延展性匹配以及合理的成本。

提高鋼板比強(qiáng)度的另一途徑是在維持良好力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，降低鋼板材料的密度。輕質(zhì)鋼(又稱低密度鋼)的開發(fā)正是基于后一觀念。

輕質(zhì)鋼研究始于耐蝕性需求。

1958年，Ham和Cairns首先開發(fā)出成本低廉的Fe-34Mn-10Al-0.76C 奧氏體鋼擬取代Cr-Ni不銹鋼用于次腐蝕性環(huán)境中( 文中合金元素含量無特殊說明均以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計量)，隨后研發(fā)人員積極探索用Al和Mn分別替代Cr和Ni來提高碳鋼的耐蝕性和高溫抗氧化性。

1984年，Charles等發(fā)現(xiàn)Fe-30Mn-5Al-xC( 0.05≤x≤0.09)奧氏體合金鋼在-196~25℃范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度和塑性。

21世紀(jì)初，德國馬普所Frommeyer等詳細(xì)研究了Fe-Al、Fe-Mn-Al-Si 及Fe-Mn-Al-C合金鋼的微觀組織和力學(xué)性能，指出上述鋼種具有的低密度和良好強(qiáng)度及塑性特征使其潛在成為新型輕量化材料。

Frommeyer等的工作開啟了研究人員對汽車用富含Al輕質(zhì)鋼的廣泛研究，Kim等曾對輕質(zhì)鋼做過詳細(xì)綜述。

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按合金成分和室溫下基體的主要組成相，可將輕質(zhì)鋼大致分為以下四類：

1、單一鐵素體輕質(zhì)鋼

此類鋼種為Fe-Al固溶體合金，其主要成分為Fe-(2~9)Al，組織為單相鐵素體。通常地，該鋼種可添加適量Mn元素，并且用微量Ti和Nb等強(qiáng)碳、氮化物形成元素來固定鋼中間隙原子以形成無間隙原子鋼。

鑒于微量C元素可誘發(fā)晶界處形成κ(kappa)碳化物而顯著削弱Fe-Al合金的成形性能，目前，對此類鋼種的研究多集中于富鋁無間隙原子鋼（簡稱Al-IF鋼）。

2、鐵素體輕質(zhì)鋼( δ-TRIP鋼)

此類鋼種的大致成分為Fe-(2~7)Al-(0~9)Mn-(0~0.4)C，其熱軋組織多為(δ+α)鐵素體和碳化物的混合物。

δ鐵素體在熱加工和熱處理過程中始終存在。冷軋鐵素體鋼經(jīng)TRIP或Q&P工藝熱處理后，可獲得適量殘余奧氏體，這些殘余奧氏體在形變時被誘發(fā)馬氏體相變，從而顯著提高鋼板的強(qiáng)塑積。通常所說的鐵素體輕質(zhì)鋼多數(shù)為δ-TRIP鋼。

3、鐵素體-奧氏體雙相輕質(zhì)鋼

此類鋼種的大致成分為Fe-(3~13)Al-(5~30)Mn-(0.2~1.0)C，其主要組織構(gòu)成為鐵素體和奧氏體兩相，且奧氏體在加工和后續(xù)形變過程中保持組織穩(wěn)定性。此次鞍鋼首發(fā)的雙相輕質(zhì)鋼，應(yīng)屬于這個類別。

4、奧氏體輕質(zhì)鋼

此類鋼種的大致成分為Fe-(7~12)Al-(20~30)Mn-(0.5~1.5)C，其主要組織為奧氏體，還可能含有少量鐵素體和κ碳化物。同樣地，奧氏體在加工和后續(xù)形變過程中保持組織穩(wěn)定性。

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Al對Fe-Mn-Al-C輕質(zhì)鋼組織及性能的影響

Al是鐵素體化元素，增加Al含量提高了鐵素體的穩(wěn)定性并且抑制了奧氏體單相區(qū)的形成，從而能提高奧氏體層錯能、抑制γ→ε的轉(zhuǎn)變。

在鋼中加入Al元素，不僅可滿足輕量化的要求，還可增大鋼的晶格常數(shù)、降低密度、細(xì)化晶粒、提高合金鋼的強(qiáng)度。

研究發(fā)現(xiàn)：在保持Fe-Mn-Al-C鋼高韌性的前提下添加10%Al 的密度與純鐵相比下降14.2%。也有數(shù)據(jù)顯示，鋼中每增加1%的Al，其密度便會降低1.3%。

通過改變Al含量，對Fe-26Mn-Al-C系高錳鋼進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)Al含量為3%時，輕質(zhì)鋼的層錯能為37.7 mJ/m2；而當(dāng)Al含量升高至12%時，其層錯能提高到了96mJ/m2。

也有學(xué)者認(rèn)為，Al 的加入在增加了強(qiáng)度的同時也降低了鋼的延展性。通過室溫拉伸、XRD 研究了Al 元素對高錳輕質(zhì)鋼顯微組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：Al含量的增加會使奧氏體晶粒尺寸減小、鐵素體逐漸出現(xiàn)并增加， 從而影響力學(xué)性能，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度升高，而斷后伸長率和應(yīng)變硬化能力降低。

Al對奧氏體基輕質(zhì)鋼組織及性能的影響

奧氏體基輕質(zhì)鋼是由奧氏體作為基體相與5%～15%的鐵素體和小于10％的納米尺寸κ碳化物組成。

研究表明：一定含量的奧氏體能夠保障鋼的力學(xué)性能，有研究認(rèn)為，拉伸變形過程中鋼中奧氏體轉(zhuǎn)變量越多，其力學(xué)性能越好。奧氏體基輕質(zhì)鋼塑性好、屈服強(qiáng)度低并且易于加工和塑性變形。

楊富強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e-27Mn-11.5Al-0.95C奧氏體基輕質(zhì)鋼具有良好的強(qiáng)韌性和塑性，強(qiáng)塑積最高可達(dá)41.41GPa·%。Yoo等研發(fā)的Fe-Mn-Al-C輕質(zhì)鋼進(jìn)一步提高了合金性能，強(qiáng)塑積約為60000MPa·%，他們認(rèn)為這是由于奧氏體基輕質(zhì)鋼中隨著Al元素的不斷增加，改變了變形機(jī)制，形成了新型碳化物導(dǎo)致的結(jié)果。

Al對鐵素體基輕質(zhì)鋼組織及性能的影響

鐵素體基輕質(zhì)鋼中Al的含量一般為5%到8%，Mn元素含量控制在5%左右。

韓國學(xué)者對于鐵素體基鋼研究較早，Lee通過研究認(rèn)為鐵素體基輕質(zhì)鋼的相組成主要是鐵素體基體上分布著奧氏體和κ碳化物。這種鋼的特點(diǎn)是密度低、力學(xué)性能良好，鐵素體的存在有利于提高鋼的拉伸強(qiáng)度和加工硬化率。

董超做了關(guān)于不同熱處理?xiàng)l件下Fe-3.5Mn-8Al-0.25C鐵素體基輕質(zhì)鋼力學(xué)性能的研究。結(jié)果顯示此類鋼種冷軋后具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，但斷后伸長率較低，經(jīng)退火處理后均得到改善。

不僅如此，Park等對Fe-4.1Mn-5.0Al-1.0Si-0.3C鐵素體基輕質(zhì)鋼進(jìn)行兩相區(qū)處理后發(fā)現(xiàn)其塑性提高了近20%。與奧氏體鋼和雙相鋼相比，鐵素體鋼擁有較低的強(qiáng)度和較低的總伸長率。

Al對雙相輕質(zhì)鋼組織及性能的影響

雙相鋼具有密度低、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，并且減重效果明顯。

Fe-Mn-Al-C 雙相輕質(zhì)鋼是高錳鋼通過控制Al元素的加入量進(jìn)而控制鐵素體含量，獲得具有輕度和韌性良好配合的新型鋼種。

Hwang 等對密度約為6.88 g/cm3 的雙相Fe-20Mn-9Al-0.6C 鋼進(jìn)行研究，冷軋后的實(shí)驗(yàn)鋼在800～1100℃內(nèi)進(jìn)行退火處理，得到的鋼抗拉強(qiáng)度大于800MPa，斷后伸長率大于45%。

Seo對經(jīng)過熱軋、酸洗、冷軋、退火處理以及奧氏體等溫淬火處理后的Fe-3.5Mn-5.9Al-0.4C鋼進(jìn)行研究，其組織包括奧氏體（約占30%）和鐵素體基體，得到的力學(xué)性能好于單相奧氏體合金，其屈服強(qiáng)度為667MPa，抗拉強(qiáng)度為906MPa，總伸長率為32%，與純鐵相比，密度降低約9%。

趙超等對Fe-10.4Mn-9.7Al-0.7C 系雙相鋼進(jìn)行了研究，測得其密度約為6.8 g/cm3， 與傳統(tǒng)鋼相比低13%，他們認(rèn)為該鋼在900℃熱處理后力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)，強(qiáng)度和塑性得到良好的組合，抗拉強(qiáng)度為855MPa、強(qiáng)塑積為31GPa·%。

Al元素的含量以及合金制備溫度決定了雙相Fe-Mn-Al-C 鋼中鐵素體的存在。Ishida認(rèn)為當(dāng)Al含量達(dá)到9.5%或制備溫度超過高溫鐵素體形成溫度時會得到高溫鐵素體組織（δ-鐵素體），破碎分布的δ- 鐵素體有利于改善鋼的力學(xué)性能。

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Mn對Fe-Mn-Al-C輕質(zhì)鋼組織及性能的影響

Mn是奧氏體化元素，添加Mn元素不僅能提高奧氏體含量、擴(kuò)大奧氏體相區(qū)范圍，還可使奧氏體能在較低溫度下形成，加快奧氏體晶粒的生長速率，從而使δ-鐵素體破碎分布，達(dá)到提高塑性的目的。

然而Mn元素的加入雖能改善Fe-Mn-Al-C 輕質(zhì)鋼的力學(xué)性能，但Mn含量不宜過高，研究表明：Mn含量應(yīng)不超過30%，以免形成β-Mn，從而破壞性能。

Chih通過金相檢測等手段研究了Mn含量對Fe-10Al-xMn-1C合金組織及性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，Mn 含量的增加會導(dǎo)致合金中鐵素體含量的減少，從而使抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率有所提升。

李俊陽等分析了Mn含量對Fe-10/15Mn-10Al-0.8C鋼組織及力學(xué)性能的影響。他們發(fā)現(xiàn)增加Mn含量會使δ-鐵素體更易破碎、抑制κ碳化物形成，從而提高鋼的塑性；而當(dāng)鋼中的Al、C含量一定時，隨著Mn含量的增加，其顯微組織會完成珠光體→馬氏體→奧氏體的轉(zhuǎn)變。

由于Mn可提高晶粒的結(jié)合力、增加層錯能，所以高錳鋼具有良好的沖擊韌性和強(qiáng)度，可以防止馬氏體相變和機(jī)械孿生。

Kim等研究了Mn含量分別為20%和28%的Fe-Al-Mn-C 輕質(zhì)鋼在相同強(qiáng)度水平下的力學(xué)性能，他們認(rèn)為在拉伸強(qiáng)度約為850MPa時，后者相比前者的伸長率增大40%。但當(dāng)拉伸強(qiáng)度再增加50MPa時，不同Mn含量的兩種合金總伸長率幾乎相同。

Mn對合金密度影響較小。Frommeyer研究了密度降低與Al和Mn的關(guān)系。他們認(rèn)為與Al相比，Mn的添加對密度的影響非常小。

表1 不同Mn含量下高錳Fe-Mn-Al-C 系鋼的力學(xué)性能

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C對Fe-Mn-Al-C 輕質(zhì)鋼組織及性能的影響

在Fe-Mn-Al-C 輕質(zhì)鋼中C元素不僅可促進(jìn)奧氏體形成還可通過固溶處理穩(wěn)定奧氏體相區(qū)保證其力學(xué)性能，C含量的增加有利于提高鋼的塑性、韌性及屈服強(qiáng)度。

Kalashnikov通過研究C對Fe-Mn-Al-C系輕質(zhì)鋼的力學(xué)性能影響發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，C含量每增加0.1%，鋼的屈服強(qiáng)度便提高30～40MPa。

目前，C含量在輕質(zhì)鋼中占比一般不超過1.25%。當(dāng)C含量增加過多時，鋼中碳化物會隨之增多，而其與奧氏體固溶時會使鋼的內(nèi)部產(chǎn)生空洞，影響鋼的性能。

劉華多通過金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)：高碳輕質(zhì)鋼的奧氏體晶界處分布著較多的殘?zhí)迹J(rèn)為這是導(dǎo)致鋼韌性下降的根本原因；而C含量過低會產(chǎn)生大量的DO3結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致Fe-Mn-Al-C輕質(zhì)鋼塑性變差。

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Si對Fe-Mn-Al-C 輕質(zhì)鋼組織和性能的影響

Si是鐵素體形成元素，在形成鐵素體組織的同時還可抑制碳化物的生成，添加Si元素可增強(qiáng)Fe-Mn-Al-C鋼的耐腐蝕性，降低層錯能，在變形或冷卻過程中有利于γ→ε的轉(zhuǎn)變。

加入適量硅有利于改善Fe-Mn-Al-C 輕質(zhì)鋼的力學(xué)性能，在高錳鋼中Si可作為一種脫氧劑，固溶于奧氏體當(dāng)中，可通過固溶強(qiáng)化提高鋼的屈服強(qiáng)度和應(yīng)變硬化率。

余鵬飛等對Fe-15Mn-0.8C-Al-Si熱軋輕質(zhì)高強(qiáng)鋼的組織與性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：Si的增加能有效提高試驗(yàn)鋼的抗拉強(qiáng)度。

但當(dāng)鋼中的硅含量超過0.6%時，將會影響鋼的性能，如產(chǎn)生粗大晶粒；降低鋼板的潤濕性，涂鍍能力變差等。

N對Fe-Mn-Al-C 輕質(zhì)鋼組織和性能的影響

在煉鋼過程中，一般不主動加入N元素，但空氣中的氮容易和鋼中的鋁反應(yīng)生成AlN夾雜物，從而降低鋼的性能。在節(jié)鎳型不銹鋼中，N作為奧氏體形成元素，常作為間隙原子擴(kuò)大晶格的畸變能，增大奧氏體相區(qū)，并提高其穩(wěn)定性。

Cheng等對Fe-30Mn- 8.7Al-1.0C 鋼的表面進(jìn)行滲氮處理，發(fā)現(xiàn)在鋼的表面上形成一層AlN硬質(zhì)層，具有較高的耐磨性，因此認(rèn)為，在Fe-Mn-Al-C輕質(zhì)鋼中加入適量N元素有利于提高硬度。

Nb對Fe-Mn-Al-C 輕質(zhì)鋼組織和性能的影響

Nb的作用是細(xì)化固溶態(tài)組織晶粒，在提高材料強(qiáng)度的同時，改善韌性，并產(chǎn)生一定程度的NbC 析出強(qiáng)化效果，以及通過控制奧氏體鐵素體相變的實(shí)際進(jìn)行程度和進(jìn)行方式提高鋼的強(qiáng)度。Fe-Mn-Al-C輕質(zhì)鋼的研究重點(diǎn)是獲得高強(qiáng)韌的汽車用鋼板，細(xì)化晶粒能夠有效提高鋼板的塑性。

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雙相輕質(zhì)鋼鋼更加符合現(xiàn)代社會對于汽車輕量化的要求，作為鐵素體+奧氏體雙相合金，它在滿足降低密度的同時，也獲得了良好的力學(xué)性能。

然而，對雙相輕質(zhì)鋼的研究仍存在不足。

例如，κ碳化物的形成機(jī)理尚不明確，它是影響輕質(zhì)鋼塑性的一個重要因素，而添加Al元素在降低密度的同時也會形成κ碳化物。因此在避免不可控制的κ碳化物形成的情況下，Al含量的進(jìn)一步增加，可使密度降低，這也許將是未來輕質(zhì)鋼的發(fā)展方向。

很多學(xué)者認(rèn)為輕質(zhì)鋼中Mn含量一般不超過30%、C含量不超過1.2%，所以在確定Al含量的情況下，通過改變Mn、C的比例來提高力學(xué)性能也值得研究。降低密度、提高性能是研究輕質(zhì)鋼的重中之重。

因此，攻克這兩大發(fā)展方向必將使輕質(zhì)鋼獲得更為廣泛的應(yīng)用。

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據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，寶鋼在輕質(zhì)（低密度）鋼的開發(fā)也是比較早的，早在幾年前，寶鋼股份就已經(jīng)完成了輕質(zhì)鋼的試制，并發(fā)布了一批論文，申請了專利。

只是由于種種原因，例如制造成本，表面質(zhì)量，應(yīng)用場景等，輕質(zhì)鋼的工作未能更進(jìn)一步。

鞍鋼此次首發(fā)成功，令人欣喜。但是，正如其報道所言，“鞍鋼將與用戶一起，開展輕質(zhì)雙相鋼的應(yīng)用性能評價和目標(biāo)零件的試制實(shí)驗(yàn)，形成輕質(zhì)雙相鋼的技術(shù)解決方案，推動汽車車身輕量化的發(fā)展?！币虼?，要實(shí)現(xiàn)真正的批量供貨，要走的路還很長。

另外，其牌號稱之為DP980-Lite，似乎不妥，易與現(xiàn)有公認(rèn)的雙相鋼（鐵素體+馬氏體）混淆，建議牌號名稱可以再斟酌，以體現(xiàn)雙相輕質(zhì)鋼的特點(diǎn)為好。

正像華為公司創(chuàng)始人任正非接受了法國《觀點(diǎn)》周刊的專訪時所說的那樣，“幸虧世界上還有愛立信、諾基亞能擔(dān)負(fù)起人類5G時代，我們是高興的。排斥我們的國家也不會沒有5G使用，所以就像我贊賞蘋果一樣，我也要贊賞愛立信、諾基亞。嚴(yán)格來說，愛立信、諾基亞是我們的老師，交換機(jī)是一百多年前愛立信發(fā)明的，諾基亞原來是做橡膠木材的公司，上世紀(jì)是全世界手機(jī)做的最好的公司，都是我們的老師，我們要尊敬老師?！?/span>

在先進(jìn)鋼鐵材料的研究開發(fā)領(lǐng)域，有鞍鋼等同行與寶鋼一起前行，對寶鋼而言也是一種幸運(yùn)。