钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是建设现代化强国的重要支撑。近年来，我国钢铁制造技术水平不断提升，逐步向高端化转型升级。高锰钢是一种高强度钢材，可承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工作条件，其在铁路轨道材料方面的应用曾获得2020年度国家科学技术发明奖二等奖，此外，高锰钢在其他众多领域也“大有作为”。

高锰钢制作工艺复杂，目前只有极少数国家掌握其生产技术。现如今，我国高锰钢已经问世且应用，追赶高锰钢研究国际先进水平。我国在高锰钢研发过程中的技术难点是什么？应用范围有哪些？发展前景如何？围绕相关问题，鞍钢集团钢铁研究院海工用钢研究所船用钢研究室主任严玲接受了新华网的采访。

新华网：您能谈谈高锰钢研发过程中的技术难点吗？

高锰钢可满足多领域结构材料的设计建造要求，但其制造技术难点也非常突出。

严玲：我们所说的高锰钢是指锰元素含量在10%以上的合金钢，因锰含量的不同，具有与传统低碳钢所不同的材料特性，如耐磨性、高韧性、耐低温性、无磁阻尼性等等，可以满足不同领域结构材料的设计建造要求。但是，高锰钢也有非常突出的技术难点，首先是随着锰含量的增加，钢液产生流动性差、热导率低、线收缩大、固相线和液相线温差小等情况，造成高锰钢铸坯的冶炼难度增大，极易出现偏析、裂纹等铸坯内外部缺陷。其次，为了满足不同领域结构材料的设计使用要求，需要材料兼具多种性能，而高锰钢的强化方式又相对单一，因此，对成分-工艺进行设计优化，保证综合性能的实现则又是一个难点。第三是在高锰钢的加工应用性方面，高锰钢的加工硬化性极强，往往需要在加热后成形，这将损害材料的基础力学性能，因此，材料体系与加工制造工艺的匹配设计也是主要技术难点之一。

新华网：除了在铁路轨道建设上的运用，高锰钢的应用范围还有哪些？

高锰钢在海洋钻井、汽车防撞、建造罐体等方面都有所应用。

严玲：鞍钢历经十年的研究，突破了高锰钢的材料体系设计、高合金钢的转炉冶炼、均质化连铸、基于强韧化匹配的高锰钢轧制-热处理-加工成形等一体化关键技术，实现5%-25%全系列高锰钢的高均质化、无缺陷、高性能制造，并实现相关材料的工程化应用。高锰钢的应用领域很广泛，如5%-10%Mn含量的550~690MPa超高强大厚度钢板，用于海洋钻井平台关键支撑构件，实现高性能用钢的低成本生产；18%~25%Mn冷轧钢板，用于汽车防撞构件，显著提高了汽车的安全性；20%~25%Mn中碳高锰钢用于超低温LNG罐体，降低罐体的建造成本。

新华网：放眼未来，您认为高锰钢的应用前景如何？还有哪些问题亟需解决？

高锰钢应用前景十分广阔，亟需在高锰系产品开发及应用技术等方面开展广泛深入的研究。

严玲：随着社会经济发展和基础设施建设的不断推进，高锰钢应用前景十分广阔。首先，建筑、交通行业是高锰钢应用的重要领域之一，城市化及建筑结构安全舒适性要求不断提高，对高层建筑、桥梁、隧道、公路铁路地基等对钢材的高安全性、隔音等特性需求提升，而高锰钢所具有的高强韧性、抗断性和阻尼降噪性则可以良好的实现建造设施的安全性，抑制共振、降低噪音，保证结构在动态下的稳定性。其次，高锰钢以其良好的强韧性、抗撞击、耐磨蚀性，在船舶、机械行业也将得到更广泛的应用，可用于制造挖掘机械、泥浆矿石输送管道、矿砂运输船内舱等结构。此外，高锰钢的无磁或低磁性，可应用于电机和电气等行业，包括大中型变压器油箱内磁屏蔽、铁芯拉板、线圈夹件等漏磁场的结构件；起重电磁铁吸盘、磁选设备简体等。特别是近年来，高锰钢优异的超低温韧性和低成本等特性，使其正在成为新一代LNG储罐用钢的关键材料，高锰钢的大批量应用，将替代现有的高镍型LNG储罐用钢，显著降低储罐的建造成本，实现资源的节约配置和绿色化生产。

我国具有丰富的锰铁矿资源，亟需在高锰系产品开发及应用技术等方面开展广泛深入的研究，不断提升高锰钢综合性能、拓展材料体系和应用领域、降低装备和结构制造成本，实现对矿产资源的合理开发和高效利用，有力支撑我国国民经济的低碳绿色化发展。

把关专家：鞍钢集团钢铁研究院海工用钢研究所船用钢研究室主任 严玲 中国冶金报社 米飒

文案：张钰涵（实习）

编辑：付琳

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来源: 科普中国-重大科技成果解读

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