2005 年开始。高效轧制国家工程研究中心总结了学校与企业的合作经验，并且从中吸取了经验。在此基础上，它更加注重团队的协调合作机制。通过进行资源整合、学科交叉以及产学研结合等方式，确定了热轧、冷轧、有色、特钢和用户技术这五个主攻方向。并且组建了品种研发团队。
多年来，品种研发团队针对高端金属材料领域国家和行业的重大需求。他们购置并试制了多种实验仪器设备，从而建立了高端金属材料基础研究实验室。在 100 多项国家级、省部级以及校企合作的科研项目的支持下，团队与企业紧密结合。按照“同一个队伍、同一个目标、同一个机制、同一个任务”的指导思想，紧紧围绕高端金属材料的成分设计、组织调控、关键工艺技术的相关基础研究。团队协助钢铁和有色金属企业开发了多种新材料、新品种，走出了一条高校科技成果产业化发展的特色之路。
1热轧产品领域
热轧团队承担了众多国家“973”项目、“863”项目、科技支撑项目以及自然科学基金等项目。同时，它与鞍钢、首钢、河钢、山钢、湘钢、南钢、新钢、重钢等企业展开合作。通过这些合作，开发出了一系列前沿产品，包括高强工程机械用钢、耐磨钢、高强及耐蚀船板钢、高等级及耐腐蚀管线钢、低成本 LNG 储罐钢、核电用钢等。
高品质管线钢被称作热轧带钢和中厚板的精品。它是冶金行业高技术含量、高附加值的产品之一。同时，它也是一个企业工艺装备、技术和管理等水平的综合体现。此外，通过该产品的开发与批量生产，能够带动企业综合能力的提升。
2006 年之前，世界上仅有日本、德国等国家的部分钢铁企业拥有生产 X100 管线钢的能力。国内的钢铁企业在这方面一直没有取得成果。鞍钢与北科大合作之后，仅用 1 年时间，研制并生产出的 X100 管线钢宽厚板以及用其卷制的直缝焊钢管，顺利通过了国内的权威科研机构——中石油管材研究所（现石油管工程技术研究院）的试验评价。成为国内首家钢铁企业，同时也是世界上少数能够掌握这种高钢级管线钢技术且具备生产能力的钢铁企业。
团队是主要成员之一参加了“十二五”国家科技支撑计划课题“高硫高酸油气环境下低合金钢的耐腐蚀与强韧化技术”。历经 4 年研究工作，针对高硫、高酸的油气储运环境，对 H2S、CO2、SO2 及 Cl-等介质对低合金钢的腐蚀机理进行了研究，同时也研究了各类元素、组织、夹杂物对材料抗腐蚀性能的影响。研究表明，新开发的耐腐蚀钢在模拟 COT 环境下，其性能优于 IMO 国际海事组织的要求。这种耐腐蚀钢比普通船板的耐蚀性大幅提高，并且超过了日本报道的同类钢的实物水平。同时，这种钢的成分和工艺成本增加不超过 15%。开发了用于 COT 耐蚀钢的腐蚀评价装置，此装置通过了 CNAS、CMA、CCS 的认可。同时发布了世界上第二份船级社的《原油油船货油舱耐蚀钢材检验指南》，进而确立了 COT 耐蚀钢在工业生产、检验以及船舶应用方面的规范。本课题的完成，为 COT 耐蚀钢的工业试制奠定了技术基础，为其工程考核奠定了技术基础，为其示范应用奠定了技术基础，同时也为其奠定了组织基础。形成了高端新材料“产—学—研—检—用”一体化的创新推进机制。并且，本课题的完成还为高硫、高酸油气环境下其他低成本耐蚀钢的研制应用提供了技术思路，为其提供了工程化典范。
团队在“863 计划”“高性能耐磨钢开发”项目以及莱钢的支持下，开展了耐磨及韧化机理的研究。他们采用创新的合金设计与显微组织调控技术，同时运用高纯净度的冶炼技术、低缺陷的连铸技术，并且结合高精度板型控制的轧制及热处理技术，生产并制备了不同厚度规格的系列超级耐磨钢。其中，薄板超级耐磨钢采用离线热处理制备工艺的技术路线，中板采用中厚板轧机在线热处理的工艺路线，厚板采用中厚板生产线离线热处理的工艺路线。利用多尺度相和亚稳奥氏体来创新性地提高加工硬化率，以抵抗凿削磨损；同时利用多相硬化和韧化显微组织来抵抗显微切削磨损，这是相关的机制及工艺技术。开发出了新一代的 NM450、NM500、NM550、NM600 系列高强耐磨钢，其中莱钢宽厚板生产的 NM500 成功应用于三一重工摊铺机。
2冷轧产品领域
汽车工业在发展，汽车保有量不断增加，这带来了能耗、排放和污染等一系列问题。当前汽车制造业发展的主题是安全、环保、节能。采用高强度钢板制造车身，一方面能有效减轻车身重量，降低油耗；另一方面能提高汽车的安全性和舒适性。这是同时实现车体轻量化和提高碰撞安全性的最佳途径。传统汽车使用的钢，其力学性能已无法满足汽车工业发展在轻量化以及高安全性这两方面的要求。
当前汽车用钢的研究热点在于探索新的组织设计，探索新的技术路线，探索相关理论。希望借此得到强度更高、成形性更好、性价比更高的高强韧汽车用钢。这样能赋予冲压构件更好的成形性，能赋予安全件更高的吸能功能或更高的防碰撞变形功能美国限制钢材南钢，以满足汽车工业技术进步的需求。
团队在国家“863”计划的支持下，进行了 TWIP 钢的研究工作。同时，在国家自然科学基金的资助下，开展了 QP 钢、超细晶 TRIP 钢和超深冲 DP 钢的开发工作，并对其组织性能进行了调控。此外，还在超高强钢的组织演变规律、增强机理以及增塑机理等方面开展了大量的理论和试验研究。近年来，与宝钢等企业合作开展了系列汽车用钢的研发与应用研究，也与鞍钢、武钢、首钢、马钢和河北钢铁等企业进行了合作，开展相关研究。这些产品的综合性能能够满足宝马、一汽大众等汽车用户的使用要求。图 1 展示的是与首钢合作研发的镀锌汽车板 DX54D + Z 制成的宝马 5 系轿车侧围。
图1宝马5系轿车左侧围
传统双相（DP）钢深冲性能较差（r
团队对 TRIP 钢的组织演变规律进行了相关研究。制备了不同 C、Mn 含量的超细晶中锰 TRIP 钢。其中，基于连续退火工艺制备的中锰 TRIP 钢（0.2C - 5Mn），其屈服强度为某值，抗拉强度达到了某值，延伸率为 30.0%。而基于罩式退火工艺制备的中锰 TRIP 钢（0.1C - 7Mn），其屈服强度为另一值，抗拉强度达到了另一值，延伸率为 30.4%。运用细观力学理论并且借助计算机模拟，从宏观尺度、细观尺度以及微观尺度对超细晶 TRIP 钢的塑性变形机理和 TRIP 效应进行了分析，建立了多尺度的相变增塑模型，把超细晶 TRIP 钢宏观力学性能与微观模型之间的联系给揭示了出来，为开发高性能 TRIP 钢提供了理论基础。
商用 TRIP 钢和 QP 钢的基础上，C、Mn 含量适当提高，通过对工艺参数进行优化控制，获得了高强韧汽车用钢，其基体为板条马氏体，残留奥氏体含量不同，屈服强度有具体数值，抗拉强度达到了一定数值，延伸率为 15.2%，钢中残留奥氏体含量达到 19.4%。将退火马氏体基的概念引入到淬火 - 配分（Q&P）钢中，开发出一种 Q&P 钢，这种 Q&P 钢具有退火马氏体基。对这种新型热处理工艺过程进行了从微观组织到力学特性的细致研究。通过研究非平衡组织再加热时奥氏体形成的热力学条件以及形核长大条件的机理，低合金钢再加热至两相区时奥氏体的形态发生了改变。最终的残留奥氏体因为形状改变和应力状态改善等原因，其稳定性明显改善，室温下体积分数明显增多。这样就提升了低合金钢的综合力学性能，强塑积从 20GPa·%提高到超过 30GPa·%。
开发了一种具有 TRIP 效应的超细贝氏体钢，这种钢能充分发挥细晶强韧化的作用，还能发挥具有纳米结构的贝氏体强化以及相变增塑效应，并且制备出了高强度（1500-）和高塑性（10％-20%）的超高强钢。以改进型热冲压成形作为工业应用背景，设计出一种预变形 - 淬火与贝氏体转变（A - QBT）工艺。该工艺将细化原奥氏体晶粒、进行预变形以及马氏体预相变等技术相结合，以此来加速低温贝氏体转变。通过这种方式，能够将低温贝氏体等温转变时间缩短至 4 - 6h 以内，既能降低合金成本，又能降低工艺成本。最终可得到贝氏体铁素体板条宽度小于 100nm，长度小于 10μm，马氏体体积分数小于 5% - 10%的超细贝氏体复相组织，为生产超细贝氏体汽车零件提供了技术支撑。
3特钢产品领域
团队成员承担了多项重要课题的攻关，包括 973 课题、863 课题、科技支撑课题以及自然科学基金课题等。同时，他们与宝钢、太钢、武钢、首钢、酒钢、邢钢、邯钢等国内大型钢铁公司展开合作，开发出了高性能特殊钢产品，其中有用于汽车的高品质特殊钢，还有高性能工模具钢以及不锈钢等产品。目前正在开发第三代先进高强钢。正在开发高强度、高韧性、高接触疲劳强度低应变的齿轮钢。正在开发调温渗碳型齿轮、轴类件用钢。正在开发细晶/超细晶、含硼高强度的冷镦齿轮钢。正在开发无铅高硫系易切削非调质钢和石墨化易切削钢。正在开发高疲劳性能、高耐磨的马氏体时效钢。正在开发微合金化高强度贝氏体钢。正在开发超细晶、中碳非调质钢。正在开发高精度、高表面质量、高疲劳寿命的弹簧钢。
2. 结合国民经济发展需求展开研究与开发。
我国镍资源严重短缺且铬资源对外依存度高，针对这一现状，需开发资源节约型不锈钢，包括节镍和无镍型高性能不锈钢品种以及生产技术，主要品种有超纯铁素体不锈钢、高性能 200 系列奥氏体不锈钢和高性能高氮锰铬系不锈钢。
针对我国汽车工业的发展，开发出用于汽车排气管的铁素体不锈钢，其具有优良的高温性能。通过采用铌钛双稳定的方法制备出超纯铁素体不锈钢，并进行适当的合金化，能够进一步提高铁素体不锈钢的高温抗氧化性。同时，采用优化的生产工艺，控制形变和再结晶过程，得到合适的织构，这样可以进一步提高超纯铁素体不锈钢的成形性，从而开发出具有良好深冲性能的铁素体不锈钢。
开发含铜铁素体不锈钢，利用铜析出所带来的对成形性能的有利影响，以及铜离子的杀菌作用。同时借鉴超低碳 IF 钢的设计思路，采取超低碳的处理方式，并进行微量铌钛处理，尽可能地减少或去除碳、氮这些间隙固溶元素，以此为获得高 r 值和有利织构奠定基础。运用金属学以及现代材料设计原理，进行了合理的成分设计，从而获得了超纯铁素体含铜抗菌不锈钢的成分以及关键的生产工艺。
工模具是装备制造业的根基。它是衡量一个国家工业水平的关键标志。进入 21 世纪后，我国的模具工业发展极为迅速。我国已成为世界模具制造大国。与国外先进水平相比，我国工模具钢在品种方面有差异。在质量方面有差距。在性能稳定性方面也存在不同。这种情况不能满足我国模具工业发展的需求。急需开发工模具钢的先进制备技术以及高性能品种。团队开展了系列高性能工模具钢的研究和开发，主要有：
开发了一种新型的冷作模具钢，这种钢属于高碳高铬莱氏体类型。它是在普通 D2 钢的基础之上，添加了 RE、N、Nb 等微合金元素。通过微合金化以及工艺的优化，使得钢中形成了在马氏体基体上均匀分布的一次碳化物，并且还有弥散析出的二次碳化物。这样就获得了高硬度以及较高的韧性。并且这种新型钢已经成功应用于森吉米尔工作辊，在使用中取得了良好的效果。
开发了一种 Fe-Mn-Cr-Ni-N 无磁钢。利用 Mn、Ni 和 N 来扩大奥氏体区，从而获得奥氏体基体组织。并且降低 Ni 含量，以减少生产成本。加入一定量的 Cr，保证能获得足够的耐腐蚀和耐热性能。同时采用中碳成分，以保证获得足够的强度。通过优化成分设计和工艺，得到抗拉强度大于、屈服强度大于且磁导率小于 1.002 的无磁钢。并且成功制作了连铸电磁搅拌夹送辊，于 2012 年获得中国机械工业科学技术三等奖。
开发了 Cr8 系列冷轧轧辊用钢，同样可以有效控制碳化物的生成与弥散程度。通过合理的成分设计，确保具备足够的淬透性，从而获得合适的淬硬深度，达成获得优良耐磨性的目的。
4有色金属产品领域
在航空航天工业等领域正得到日益广泛的应用。镁合金为密排六方结构，在室温下其塑性变形能力比较差。正因如此，塑性加工一直是镁合金应用过程中面临的主要障碍。目前市场上主要应用的是镁合金铸造技术，而塑性加工产品的数量很少。这就使得镁合金的应用范围受到了很大的限制。
利用各种塑性变形方法来制造各种镁合金制品，这是为了扩大镁合金的应用范围，并且这也是未来镁合金发展的一大趋势。团队在国家“十一五”科技支撑计划以及教育部的支持下，针对 AZ31 镁合金展开研究。一是研究了轧制参数对 AZ31 织构与性能的影响规律；二是研究了单轴拉伸、压缩过程中{0002}双峰织构与拉伸、压缩孪晶的内在联系；三是研究了滑移、孪生的协调变形机制及其对 AZ31 综合性能的影响。并且成功制备了高强塑超细晶镁合金板材，该板材的抗拉强度可达一定数值，延伸率在 20%以上。“十二五”期间，在国家科技支撑计划的“镁合金板带高效低成本轧制技术开发”项目支持下，进行了相关研究。研究了不同含量的稀土元素（Y、Gd、Ce）以及轧制工艺对 Mg-Zn 体系合金板材室温成形性能的影响。同时，还制备出了具有特定特征的镁合金，即基面织构弱化且成形性能高的镁合金。
团队与广灵精华镁业展开合作，建成了一套镁合金薄带卷生产线。该生产线包含热处理机组、纵剪机组、横剪机组、平整机组以及抛光机组等。通过这套生产线，能够提供厚度为 0.2mm、宽度为 350mm、卷重 200kg 的带卷。并且，还可为镁行业提供成套的工艺技术和装备，如图 2 所示。
图2镁合金带卷生产线
2014 年开展了高性能镁合金的合作研究，在 2015 年到 2016 年期间获得了持续的资助。当下，已经成功地设计并制备出了一种镁合金板材，这种板材具有高强度、高塑性，并且室温成形性良好，同时还含有钙稀土。
铝合金的优点有密度小，比强度与比刚度高，抗冲击性好，耐蚀性高，散热性好。它相对于钛、镁等轻合金价格低廉。它已经成为世界汽车制造企业最为关注的轻量化材料之一，极具发展潜力。2012 年，团队承担国家科技支撑计划，即“交通运输用超大规格热连轧铝板带生产集成技术的开发与应用”项目。研究了 Er（铒）、Zr（锆）等合金元素对 5052 铝合金铸锭和 5083 铝合金铸锭的晶粒尺寸以及加工性能的影响。建立了宽幅铝板在热连轧全过程中的三维温度场数学模型。揭示了板材内部的变形程度以及变形速率对板材温度变化所产生的影响规律。制定了 5052 合金以及 5083 合金等的轧制规程表。福特公司“ICME Model for”项目提供了支持，开发了用于汽车大锻件的 6082 铝合金。对微合金元素 Mn、Zr 等进行了研究，了解了它们对 6082 合金微观组织、力学性能和工艺性能的影响规律。同时，借助计算机软件模拟铝轮毂锻造过程，为实际生产工艺的制定和优化提供了理论依据，能够节约大量生产成本和时间。
钛及钛合金具有比强度高的特点，同时耐热性良好且耐蚀性优良，所以已成为工业上最重要的金属之一，在国民工业中被广泛应用。然而，钛及钛合金的特殊性能，比如低塑性、高变形抗力，还有高温氧化性以及在加热时或在氟化盐溶液中酸洗时高的吸气倾向，给带材的生产带来了一定的难度。2010 年，团队与国内钛制品企业展开合作，进行“TA2 钛材冷轧工艺开发及焊管基础实验研究”。他们开发了 TA2 钛材的酸洗工艺技术，还开发了冷轧工艺技术以及退火工艺技术等成套工艺。同时，也开发了氩弧焊这种管材焊接工艺，以及激光焊等多种管材焊接工艺。2012 年，团队与北京航空材料研究院开展了两个合作项目。一个是“TC4 铸造钛合金的热暴露实验及组织性能研究”。另一个是“Ti3AL 合金热暴露实验及其氧化行为研究”。为我国大飞机项目提供了可靠的热暴露实验评价结果，还揭示了热暴露过程中组织的演变机理。同时开发出了含铌钛铝的金属间化合物，通过包套轧制获得了表面质量完好的板材。并且对该板材的热加工工艺性能、热暴露后的力学性能以及抗氧化能力进行了综合评价。2015 年，团队与湖南金天钛金属开展了合作项目。这个项目是“钛板表面抛光、切削加工及成形性能研究”。通过这个项目，客户具备了生产高表面质量、高成形性能的钛板卷产品的能力。同年，团队开展了“钛带卷软件数学模型开发与研究”合作项目。该项目的研究目标是，让钢铁企业在热连轧生产线上能够稳定轧制有色金属钛合金，实现纯钛、钛合金系列产品高精度带材的成卷生产，同时获得良好的表面质量和优异的综合性能。
随着计算机等的发展，对电线电缆的产品质量有了更高要求。电工用铜线坯是电线电缆行业重要原材料之一，在国民经济发展中起着像工业“血管”那样的作用，其生产工艺和装备为满足未来市场需求，一直在持续发展。近年来，电力和电器工业在不断发展。这使得对铜导线的质量要求越来越高。为了获取优质的铜线坯，国内外的铜线坯生产厂家都在生产工艺、装机水平、质量检测和管理等方面开展了大量工作。其目的是提高产品质量，降低生产成本，提升自身的竞争力。2012 年与有色团队签订了协议，共同开展“高品质低氧铜杆生产工艺实验及组织性能研究”项目。天津华北电缆厂开发了“SCR 铜杆生产工艺及组织性能控制”“低成本铜杆生产工艺及成本控制”“高性能含稀土铜杆及双零铜线的开发”等工艺技术。经过 1 年的时间，产品质量大幅提高，还取得了良好的经济效益。
5深加工领域
我国钢铁工业正面临诸多挑战，包括结构调整、产能过剩，以及资源和环境压力日益增大等。依靠扩大规模以提高总体经济效益的办法已无法行得通。钢材深加工作为一个重要突破口，它能调整结构、服务用户、提升技术转化水平、转变增长方式并寻求新的增长空间，因此受到了冶金行业的普遍关注。我国钢材深加工比重与发达国家相比依然偏低。大多数企业主要进行中低端产品的生产。产品同质化情况较为严重。企业缺乏自主创新能力。对于挑选适合自身发展的钢材深加工方向这一问题，以及相应的发展模式，都缺乏明确的思路。
在轧制中心筹备的初期阶段，汽车板团队前往了美国俄亥俄州立大学的净成形生产工程研究中心进行参观访问，目的是了解美国汽车板以及成形方面的技术发展状况和技术转让情况。20 世纪 90 年代联合开发汽车板时，与鞍钢等钢铁厂合作。密切联系一汽、二汽等下游用户，在汽车厂开展冲压试验。做到了科研、生产与应用相结合。主要进行了汽车板成形性能的评测工作。进行了复杂路径对成形性能影响的研究。进行了在压边圈上叠加低频振动改善冲压摩擦状态的研究。推动了我国汽车板的国产化进程。
高强汽车钢和普通汽车板不同，因为它延伸率低且强度高美国限制钢材南钢，所以在成形时容易出现开裂和回弹的情况，并且成形裕度也比较低。此外，在非线性回弹预测方面也取得了可喜的进展。
另外，深加工团队与宝钢金属进行合作，开展了“高碳钢盘条夹杂物与成品质量的关系”方面的攻关研究，并且提出了相应的检测标准。与此同时，团队发明了用于观测钢丝表面硼砂涂层的方法，通过对润滑工艺进行改进，达成了提高拉拔速度的目标。团队还联合邢钢与德国合资的企业，完成了高档轿车用扭力杆零件的高速扭转稳定性攻关，达到了国外同类产品的性能级别。
在“十三五”开局的这一年，品种研发团队会持续发挥钢铁冶金相关学科的优势力量。他们会开展冶金方面的共性技术研发、前沿技术研发以及个性化技术研发，同时也会进行冶金先进装备原型的创新研发。这样做是为了给钢铁企业的产品研发提供科学且可靠的理论支持以及技术支撑。 （武会宾）
