先进高强度钢
BQB312-2009-冷成形用先进高强度热连轧钢板及钢带
4 分类和代号 4.1 钢板及钢带的牌号、钢种类型、公称厚度、用途及产品类别如表 1 所示。
表1
牌号
钢种类型
公称厚度 mm
≥590
24
0.19
BR450/780TR
≥450
≥780
20
0.15
a 拉伸试验试样为纵向试样。
b n值是在 10％～20％应变范围内计算得到的。当均匀伸长率小于 20％时，其应变范围为 10％至均匀伸长结束；当均
匀伸长率小于 10％时，其应变范围为 5％至均匀伸长结束。
c屈服现象不明显时，采用Rp0.2。
得有分层。对酸洗表面的钢板及钢带不得有停车斑。
7.6.2 钢板及钢带按表面质量分为二级，如表 8 所示。
表8
级别
适用的表面处理方式
特征
普通级表面（FA）
轧制表面 酸洗表面
表面允许有深度（或高度）不超过钢板厚度公差 之半的麻点、凹面、划痕等轻微、局部的缺欠，但应 保证钢板及钢带允许的最小厚度。
较高级表面（FB）
用途
产品类别
BR330/580DP、BR450/780DP BR400/590TR、BR450/780TR BR300/450HE、BR440/580HE、
BR600/780HE BR900/1200MS BR650/780CP、BR720/950CP
双相钢 相变诱导塑性钢
高扩孔率钢
马氏体钢 复相钢
表5
牌号 BR300/450HE
下屈服强度b,c MPa
高强钢和超高强度钢定义
高强钢和超高强度钢的定义及特点1. 引言高强钢和超高强度钢是现代材料科学和工程领域中的两个重要概念。
随着工业技术的不断发展，对材料强度和性能的要求也越来越高。
高强钢和超高强度钢以其卓越的力学性能和广泛的应用领域而备受关注。
本文将对高强钢和超高强度钢的定义、特点和应用进行详细介绍。
2. 高强钢的定义和特点高强钢是指抗拉强度大于等于540MPa的钢材。
相对于普通碳素钢，高强钢具有以下特点：2.1 强度高高强钢的抗拉强度大于等于540MPa，远高于普通碳素钢的抗拉强度。
这使得高强钢在承受大的外力时能够更好地抵抗变形和破坏，提高了结构的安全性和可靠性。
2.2 韧性好高强钢不仅具有高强度，而且具有较好的韧性。
在承受外力时，高强钢能够发生一定程度的塑性变形，从而吸收外力的冲击能量，减少结构的破坏。
这使得高强钢在工程结构中能够更好地应对地震、风载等复杂环境的作用。
2.3 可焊接性好高强钢通常具有良好的可焊接性，可以通过常规的焊接工艺进行连接。
这使得高强钢在工程施工中更加方便快捷，降低了施工难度和成本。
2.4 重量轻相对于普通碳素钢，高强钢的强度更高，但密度相对较低，因此具有较轻的重量。
这使得高强钢在汽车、航空航天等领域得到广泛应用，可以减轻结构自重，提高载荷能力和燃油效率。
3. 超高强度钢的定义和特点超高强度钢是指抗拉强度大于等于980MPa的钢材。
相对于高强钢，超高强度钢具有以下特点：3.1 极高的强度超高强度钢的抗拉强度远远超过普通钢材，达到甚至超过980MPa。
这使得超高强度钢在工程中可以承受更大的荷载，应用于更为苛刻的环境中。
3.2 卓越的韧性超高强度钢在具有极高强度的同时，韧性也相对较好。
这是通过合理的化学成分设计和热处理工艺实现的。
超高强度钢能够在承受外力时发生较大的塑性变形，从而吸收更多的冲击能量，提高结构的抗震性能。
3.3 优异的耐蚀性超高强度钢通常具有良好的耐蚀性，能够在恶劣的环境中长期使用而不受腐蚀的影响。
超高强钢冷冲压三点弯曲与辊压弯曲性
随着汽车工业的发展，节能、环保、安全、舒适和智能化是当今汽车技术发展的总体趋势。
燃油经济性、低碳排放和更高的安全性对车身轻量化提出了新的要求和挑战，推进了先进高强钢在车身设计制造上应用的稳步增长。
汽车用先进高强度钢板以其轻质、高强度的特点在汽车工业中的应用越来越广泛，并已成为满足车身轻量化和高安全性能的重要途径，具有不可替代的优势。
辊压成形作为一种先进的成形技术，是高强度钢板重要的成形方式。
辊压成形由于其工艺上的优势，特别是对于复杂的截面形状，在超高强度钢材上得到了广泛的应用。
为更好地探索适合超高强钢成形的最佳工艺和可成形性，本文对影响超高强钢弯曲性能，包括冷冲压三点弯曲和辊压弯曲性能的材料参数进行了研究。
试验本文进行了超高强钢板的冷冲压三点弯曲和辊压弯曲试验。
超高强钢材料9种不同厚度的试验材料包括马氏体钢（MS），双相钢（DP）和淬火延性钢（QP），强度在900～1400MPa之间，材料信息汇总如表1所示。
表1 超高强钢板汇总设备超高强钢板三点弯曲试验模具，如图1所示。
凸模圆角半径与板料厚度的比值（R/T）被定义为相对弯曲半径。
试验安排本着通过最小数量的试验来获得最小弯曲半径的原则。
本文中的凸模圆角半径均大于1倍料厚。
在特定的三个弯曲角度90°、120°、150°下进行弯曲试验。
图1 三点弯曲模具结构图为评价超高强钢板的辊压性能，采用180°V形截面进行辊压弯曲成形试验。
辊压成形工艺及设备如图2所示。
取4种规格的轧辊进行试验，轧辊半径分别为0.5T、1T、2T和3T，T为板料厚度。
5种弯曲角度54°、90°、126°、144°和180°被用来进行最大弯曲角度的测定。
图2 180°V形截面形状的辊压成形试验设备结果超高强钢板三点弯曲试验最小弯曲半径和最大弯曲角度被用来评估超高强钢的弯曲性能，以外侧表面出现微裂纹作为弯曲极限的标志。
先进高强钢应用优势及未来研究方向
先进高强钢应用优势及未来研究方向当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
轻量化这一概念最先起源于赛车运动，车身减重后可以带来更好的操控性，发动机输出的动力能够产生更高的加速度。
由于车辆轻，起步时加速性能更好，刹车时的制动距离更短。
汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
1轻量化意义汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量，在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下，降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性，提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。
有研究结果表明，若汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％-8％；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3—0.6升；若滚动阻力减少10％，燃油效率可提高3％；若车桥、变速器等装置的传动效率提高10％，燃油效率可提高7％。
汽车车身约占汽车总质量的30％，空载情况下，约70％的油耗用在车身质量上。
因此，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。
2AHSS优势高强钢、铝合金、镁合金和塑料是当前汽车轻量化的4种主要材料。
高强度钢主要用于汽车外壳和结构件。
铝合金最适用于产生高应力的毂结构件,如罩类、箱类、歧管等。
镁合金具有良好的压铸成型性能,适应制造汽车各类压铸件。
塑料及其复合材料通过改变材料的机械强度及加工成型性能,以适应车上不同部件的用途要求。
钢铁材料在与有色合金和高分子材料的竞争中继续发挥其价格便宜、工艺成熟的优势，通过高强度化和有效的强化措施可充分发挥其强度潜力，迄今为止仍然是汽车制造中使用最多的材料。
随着安全性、燃油经济性和驾驶性能标准的不断提升，这对车用材料提出了更高的要求。
为应对这一挑战，全球钢铁工业成功研发了具有突出冶金性能和高成形性的先进高强度钢（AHSS）。
先进高强钢和汽车轻量化
汽车轻量化项目主要包括超轻车身( U L SA B) 、超轻覆盖件( U L SA C) 、超轻悬挂件( UL S AS) 和在此基础上的超轻概念车项目( ULS AB -AVC) , 均是以使用钢铁为基础.除了利用先进高强度钢板外 , 还大量采用了激光拼焊、激光焊接、液压成型和计算机模拟等技术来进行汽车的设计和制造。
AHSS 钢主要包括双相钢( D P)、相变诱发塑性钢( TRI P) 复相钢( CP )和马氏体钢( M)等,这类钢是通过相变组织强化来达到高强度的, 强度范围500 ～1500 MPa 。
具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的疲劳强度、高的成型性和低的平面各向异性等优点D P钢DP 钢板的商业化开发已近30，年包括热轧、冷轧、电镀和热镀锌产品。
主要组织是铁素体和马氏体, 其中马氏体的含量在5 %～20 %, 随着马氏体含量的增加, 强度线性增加, 强度范围为500～ 1 200 MPa 。
除了AHSS 钢的共性特点外, 双相钢还具有低的屈强比、高的加工硬化指数、高的烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点。
DP 钢一般用于需高强度、高的抗碰撞吸收能且成形要求也较严格的汽车零件, 如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等.热轧 D P 钢的生产是通过控制冷却来得到铁素体和马氏体的组织的, 冷轧和热镀锌DP 钢是通过铁素体和奥氏体两相区退火和随后的快速冷却来得到铁素体和马氏体组织的。
D P 钢的主要成分是C和Mn , 根据生产工艺的不同可适当添加Cr 、Mo 等元素使C曲线右移, 避免冷却时析出珠光体和贝氏体等组织。
复相钢复相（Complex Phase: CP）钢是指两相在数量和尺寸上有相同的数量级，其组织特点是细小的铁素体和高比例的硬质相如贝氏体、马氏体，含有铌、钛等元素。
复相钢基本上是在Mn-Cr-Si合金成分体系的基础上，通过马氏体、贝氏体以及Ti、Nb和V等微合金元素的晶粒细化效应和析出强化的复合作用，结合适当的卷取工艺而生产的，抗拉强度能够达到800~1000MPa。
宝钢先进高强钢数据手册说明书
2019 CREATION BEYOND VISION01宝钢先进高强钢家族1.1 概述1.2 产品种类1.3 高强钢应用性能及试验方法1.3.1 力学性能与硬化曲线1.3.2 成形极限1.3.3 扩孔率1.3.4 动态力学性能1.3.5 疲劳性能1.3.6 延迟开裂性能1.4 宝钢汽车板材料数据服务0101020703淬火延性钢3.1 概述3.2 常用牌号和命名规则3.3 微观组织3.4 力学性能3.5 成形性能3.5.1 成形极限3.5.2 扩孔率3.6 点焊性能3.7 服役性能3.7.1 动态力学性能3.7.2 疲劳特性3.7.3 延迟开裂特性3.8 应用案例3.9 可供规格28282829303135373704马氏体钢4.1 概述4.2 常用牌号和命名规则4.3 牌号对照 4.4 微观组织 4.5 力学性能 4.6 成形性能 4.6.1 成形极限 4.6.2 扩孔率 4.7 点焊性能 4.8 服役性能 4.8.1 动态力学性能 4.8.2 疲劳特性 4.8.3 延迟开裂特性 4.9 应用案例4.10 可供规格3838393940414144454502双相钢2.1 概述2.2 常用牌号和命名规则2.3 牌号对照2.4 微观组织2.5 力学性能2.6 成形性能2.6.1 成形极限2.6.2 扩孔率2.7 点焊性能2.8 服役性能2.8.1 动态力学性能2.8.2 疲劳特性2.8.3 延迟开裂特性2.9 应用案例2.10 可供规格0909********1623252607孪晶诱发塑性钢7.1 概述7.2 常用牌号和命名规则7.3 微观组织7.4 力学性能7.5 成形性能7.5.1 成形极限7.5.2 扩孔率7.6 点焊性能7.7 服役性能7.7.1 动态力学性能7.7.2 延迟开裂特性7.8 应用案例7.9 可供规格61616162626364646406相变诱导塑性钢6.1 概述6.2 常用牌号和命名规则6.3 牌号对照6.4 微观组织6.5 力学性能6.6 成形性能6.6.1 成形极限6.6.2 扩孔率6.7 点焊性能6.8 服役性能6.8.1 动态力学性能6.8.2 疲劳特性6.8.3 延迟开裂特性6.9 应用案例6.10 可供规格535353545455 5658596008热冲压成形钢8.1 概述8.2 常用牌号和命名规则8.3 牌号对照8.4 微观组织8.5 连续冷却转变（CCT）曲线8.6 力学性能8.7 点焊性能8.8 服役性能8.8.1 动态力学性能 8.9 应用案例8.10 可供规格6565656666676769707009高强钢零件产品与工艺设计建议9.1 产品形状的设计9.2 冲压工艺设计9.3 冲压模具设计9.4 模具加工、调试和验收7172737405复相钢5.1 概述5.2 常用牌号和命名规则5.3 牌号对照5.4 微观组织5.5 力学性能5.6 成形性能5.6.1 成形极限5.6.2 扩孔率5.7 点焊性能5.8 应用案例5.9 可供规格464646474849 49525210宝钢试验设备75宝钢超轻型白车身(BCB)的高强钢应用1.2 产品种类先进高强度钢板主要指以相变强化为主要强化方式的一类钢板，包括双相钢（Dual Phase Steel，DP）、相变诱发塑性钢（Transformation Induced Plasticity Steel，TRIP）、孪晶诱发塑性钢（Twinning Induced Plasticity Steel，TWIP）、复相钢（Complex Phase Steel，CP）和马氏体钢（Martensitic Steel，MS）等，如下图所示。
汽车高强度钢材技术的发展
1概述在汽车轻量化的推动下，汽车中转而采用铝合金、镁合金和塑料的零部件越来越多。
随着轻质材料在汽车上应用比例的逐年增加，钢铁材料在汽车材料中的主导地位受到了威胁。
为应对来自轻质材料的挑战，钢铁企业将开发的重点放在了高强度钢上。
如今，高强度钢已成为颇具竞争力的汽车新材料，图1和图2为各类高强度钢在不同的承载条件下的减重潜力．其比较对象为USlSTAMP 04软钢板。
同时．高强度钢在抗碰撞性能、耐蚀性能和成本方面较其他材料仍具有较大的优势，尤其是用于车身结构件与覆盖件、悬架件、车轮等零部件。
本文是根据最近公开发表的文献资料编写的，旨在反映国外汽车高强度钢材料技术的最新进展及未来发展动向，供国内有关行业和部门参考。
文中所述的高强度钢包括高强度钢(屈服强度大于210 MPa)，超高强度钢(屈服强度大于550 MPa)和先进高强度钢(AHSS)。
2主要技术进展超轻车身(ULSAB)、超轻覆盖件(ULSAC)、超轻悬架系统(ULSAS)和新概念超轻车身(ULSAB-AVC)等项目的成功实施，验证了高强度钢在减轻汽车自重和改善车辆性能中的有效性。
为了将这些项目所取得的技术成果转化为现实的生产力，近期的高强度钢技术研究，主要集中在支撑技术(Enabling Technologies)上。
2．1若干高强度钢的开发当前正处于新一代高强度钢开发的前夜。
从冶金学的角度看，近几年高强度钢材料的开发，大多只是对原有钢种牌号的补充或性能改善，厚度进一步减薄，材料本身并未取得突破性进展。
开发的难点是要针对不同的零件，力求在产品的强度、塑性和成本之间取得平衡。
SFGHITEN、NANOHITEN、ERW和HISTORY是日本JFE公司最近开发出的几种高强度钢。
其中SFGHITEN为含Nb系列高强度IF钢板，主要应用对象是汽车车身外板，研究用钢的化学成分见表1。
SFGHITEN利用析出的Nb(C，N)微粒和细化晶粒得到强化，其独特之处在于晶界附近存在所谓“无沉淀区”，它降低了材料的屈服强度。
高强度钢
汽车用高强钢板的研究发展
20世纪90年代初，欧洲试生产了全铝汽车。由于可以减轻车重，降低油耗，铝 材有跻身汽车行业取代钢材的可能。1994年，国际钢铁学会(简称“IISI”， International Iron&steel Institute)组织主要由北美和西欧35家钢厂和汽车 厂组成的联合攻关课题，开展了超轻钢车身项目ULSAB(ultra Light Steel Auto Body)的研究。其主要成果如下：车身结构的抗扭和抗弯强度分别提高80％ 和52％，车重减少25％，车身结构造价降低15％。1998年，在完成ULSAB项目 后，又实施一项被称为先进概念车超轻钢车身计划ULSAB—AVC(Advance Vehicle Concept)。上述项目的研究结果表明，为了延续钢材对其它竞争材料的优势地 位，必需大量使用高强钢，如图1和图2所示。从图中可见，在代表汽车用钢未来 发展方向的新车型C级车和PNGV级车中，相变强化的双相钢(DP钢)占整个结构用 钢的74％左右，600MPa以上的超高强钢占75％以上。
高强度钢切削时具有以下特点
1.刀具易磨损、耐用度低：高强度钢和超高强度钢，调质后的硬度一般 在HRC50以下，但抗拉强度高，韧性也好。在切削过程中，刀具与切 屑的接触长度小，切削区的应力和热量集中，易造成前刀面月牙洼磨 损，增加后刀面的磨损，导致刃口崩缺或烧伤，刀具的耐用度低。 2.切削力大：高强度钢和超高强度钢的剪切强度高，变形困难，切削力 在同等的切削条件下，比切45号钢的单位切削力大1.17～1.49倍。 3.切削温度高：这两种钢的导热性差，切削时切屑集中于刃口附近很小 的接触面内，使切削温度增高。如45号钢的导热系数为50.2 W/(m·K)，而38CrNi3MoVA的导热系数为29.3 W/(m·K)，仅为45号钢 的60%，切削38CrNi3MoVA时的切削温度比切削45号钢的切削温度高 100℃左右。切削温度高，刀具磨损加剧。 4.断屑困难：由于高强度钢和超高强度钢具有良好的塑性和韧性，所以 切削时切屑不易拳曲和折断。切屑常缠绕在工件和刀具上，影响切削 的顺利进行。
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先进高强度钢，也称为高级高强度钢，其英文缩写为AHSS（Advanced High Strength Steel）。
国际钢铁协会( IISI) 先进高强钢应用指南第三版中将高强钢分为传统高强钢(Conventional HSS) 和先进高强钢(AHSS) 。
传统高强钢主要包括碳锰(C -Mn) 钢、烘烤硬化(BH) 钢、高强度无间隙原子(HSS -IF) 钢和高强度低合金(HSLA) 钢；AHSS 主要包括双相(DP) 钢、相变诱导塑性(TRIP) 钢、马氏体(M) 钢、复相(CP) 钢、热成形(HF) 钢和孪晶诱导塑性(TWIP) 钢；AHSS的强度在500MPa到1500MPa之间，具有很好吸能性，在汽车轻量化和提高安全性方面起着非常重要的作用，已经广泛应用于汽车工业，主要应用于汽车结构件、安全件和加强件如A/B/C柱、车门槛、前后保险杠、车门防撞梁、横梁、纵梁、座椅滑轨等零件； DP钢最早于1983年由瑞典SSAB 钢板有限公司实现量产。
双相钢
双相钢组成是铁素体基体包含一个坚硬的第二相马氏体。
通常强度随着第二相的体积分数的增加而增加。
在某些情况下，热轧钢需要在边缘提高抗拉强度（典型的措施是通过空穴的扩张能力），这样热轧钢便需要具有了大量的重要的贝氏体结构。
在双相钢中，在实际冷却速度中形成的马氏体中的碳式钢的淬硬性增加。
锰、铬、钼、钒、和镍元素单独添加或联合添加也能增加钢的淬硬性。
碳、硅和磷也加强了作为铁素体溶质的马氏体的强度。
高强度及高延性钢（TRIP）
高强度及高延性钢的微观组织是在铁素体基体中还保留着残余奥氏体组织。
除了体积分数最少为5%的残余奥氏体外，还存在着不同数额的马氏体和贝氏体等坚硬组织。
多相钢
具有代表性的多相钢需要很高的抗拉强度极限才能转变成钢。
多相钢的组成是有细小的铁素体组织和体积分数较高的坚硬的相，并且细小的沉淀使其强度进一步加强。
和双相钢和高强度、高延性钢一样，多相钢也包含了很多和它们相同的合金元素，但也经常有少量的铌、钛、和钒形成细小的、高强度的沉淀物。
在抗拉强度值在800MPa 或更高时，多相钢表现出了更高的屈服强度。
多相钢的典型特征是具有高的成形性、很高的能量吸收和很高的残余变形能力。
马氏体钢
为了生成马氏体钢，在热轧或退火中存在的奥氏体在淬火和连续退火曲线中的冷却阶段全部转变成马氏体。
该结构也会在成形后的热处理过程中形成。
马氏体钢具有非常高的强度，抗拉强度极限达到了1700MPa。
马氏体钢经常需要用等温回火来提高其韧性，这样便能在具有极高的强度的同时具有很好的成形性。
先进高强钢的生产
所有的现金高速钢的生产都要控制奥氏体相或奥氏体加铁素体相的冷却速度，可以在外围表面进行热磨削（如热轧产品），也可以在连续退火炉中局部冷却（连续退火或热浸涂产品）。
马氏体钢是通过快速淬火致使大部分奥氏体转变成马氏体相而产生的。
铁素体加马氏体双相钢的生产，是通过控制其冷却速度，使奥氏体相（见于热轧钢中）或铁素体+马氏体双相（见于连续退火和热浸涂钢中）在残余奥氏体快速冷却转变成马氏体之前，将其中一些奥氏体转变成铁素体。