宝钢汽车高强板开发
汽车用先进高强度钢的开发及应用进展
新一代汽车的发展趋势是要求节能 、 降耗 、 环保 和安全 。因此 ,使用高强和超高强度钢作为汽车用 钢是未来的目标 ,从而达到汽车的轻型化 、 安全性等 目的 。为了发展汽车用高强度钢板 , 促使汽车轻量 化 ,近年来在世界范围内开始了大量的相关汽车轻 量化项目的研究 , 研究项目的共同点是将汽车质量 降低 20 %～40 %[ 1 ] 。 双 相钢 ( DP ) 、 复 相钢 ( CP) 、 相变诱发塑性钢
DP980 等级别的冷轧及镀锌钢板 。新日铁冷轧双相
钢板供货级别覆盖了 490～1 270 M Pa 的 7 个级别 , 其 中 DP490 、 DP540 、 DP590 、 DP780 、 DP980 和
DP1180 共 6 个 级 别 可 供 电 镀 锌 钢 板 , D P590 、
第 8 期 江海涛等 : 汽车用先进高强度钢的开发及应用进展
1 双相钢
双相钢是由低碳钢或低碳微合金钢经两相区热 处理或控轧控冷而得到 , 其显微组织主要为铁素体 和马氏体 。普通的高强钢是通过控制轧制细化晶 粒 ,并通过微合金元素的碳氮化物的析出来强化基
图1 汽车用常规钢种和先进高强度钢种的 强度与伸长率的关系
Fig1 1 Strength2ductility regime of conventional and advanced high strength steels
( 北京科技大学高效轧制国家工程中心 , 北京 100083)
摘 要 : 先进的高强度钢在汽车减重 、 节能 、 提高安全性 、 降低排放等方面展现出了广阔的前景 ,在新一代汽车伙 伴计划 、 超轻钢车身 — — — 先进概念车等项目上得到了应用和推广 。简述了先进高强度汽车用钢板的最新开发和 应用进展情况 。 关键词 : 汽车钢板 ; 先进高强度钢 ; 开发 ; 应用 中图分类号 : T G142 文献标识码 :A 文章编号 :100120963 ( 2007) 0820001206
宝钢汽车用超高强钢奇瑞交流
C级
PNGV
一、高强汽车板的发展趋势
项目 重量 钢种 比例 (重量) 参考车身平均重 ULSAB－AVC DP钢
C-Class 243Kg 202Kg 74%
PNGV-Class / 218Kg 74%
钢级 /
应用代码
备注
A＝辅助件
DP280/600 DP300/500 DP350/600 DP400/700 DP500/800 DP700/1000 TRIP450/800 Mart950/1200 Mart1250/1520 CP700/800 BH210/340 BH260/370
通用的配套厂
内 容
一、高强汽车钢板的应用及趋势 二、宝钢正在推广应用的部分普通高强钢 三、宝钢先进高强度汽车板的开发现状 四、宝钢高强度汽车板的未来
三、宝钢先进高强度汽车板的开发现状
3.1 先进高强钢的分类
AHSS钢主要包括双相钢（DP）、相变诱导塑性钢 （TRIP）、复相钢（CP）、马氏体钢（M）以及热冲压成形 钢（MnB）等；
HSLA350/450 SF570/640 MnB
C B
A,B,S S S
一、高强汽车板的发展趋势
1.5 高强钢在GM中的应 用
一、高强汽车板的发展趋势
内 容
一、高强汽车钢板的应用及趋势 二、宝钢正在推广应用的部分普通高强钢 三、宝钢先进高强度汽车板的开发现状 四、宝钢高强度汽车板的未来
二、宝钢正在推广应用的部分普通高强钢
宝钢汽车用高强钢
—与奇瑞技术交流
宝钢技术中心汽车板所
2007-11
内 容
一、高强汽车钢板的发展趋势 二、宝钢正在推广应用的部分普通高强钢 三、宝钢先进高强度汽车板的开发现状 四、宝钢高强度汽车板的未来
汽车用先进高强钢的现状及其在宝钢的发展
汽车用先进高强钢的现状及其在宝钢的发展朱晓东，马朝晖，王 利（宝钢股份公司 研究院，上海，201900）摘要：随着能源危机和环境问题的加剧，节能和安全已经成为汽车制造业最重要的出发点。
为了达到上述目的，减轻车重是非常有效的方法，这导致了先进高强钢的开发和应用发展较快。
通过引用国际汽车轻量化项目的主要研究结果，介绍了先进高强度汽车用钢的技术和设备现状及其未来在汽车行业的应用前景。
此外，结合宝钢先进高强钢的研发情况，探讨了宝钢先进高强度汽车用钢的研发目标和前景。
关键词：汽车； 轻量化； 先进高强钢1 引言随着能源危机和环境问题的日益加剧，节能和安全的考虑成为汽车制造业的主要发展方向。
在降低油耗、减少排放的诸多措施中，降低车重效果最为明显。
车重减轻10％可节省燃油3%～7%[1～3]。
为了降低汽车的重量，近年来，世界各大车厂的汽车逐步增加了高强钢的使用量。
与此发展趋势相适应，钢铁业在高强钢方面的研发投资也有了较大增长。
传统的高强钢多是通过固溶、析出和细化晶粒做为主要强化手段，而先进高强钢（AHSS）是指通过相变进行强化的钢种，组织中含有马氏体、贝氏体和/或残余奥氏体，包括双相钢（DP）、TRIP钢、复相钢（CP）和马氏体钢（Mart）等。
先进高强钢的强度和塑性配合优于普通高强钢, 兼具高强度和较好的成形性，特别是加工硬化指数高，有利于提高冲撞过程中的能量吸收，这对减重的同时保证安全性十分有利[4,5]。
汽车用先进高强钢（AHSS）分为热轧、冷轧和热镀锌产品，其工艺特点都是通过相变实现强化，如图1所示。
此外，还有一种热冲压成型模具淬火硬化的超高强钢在欧洲的汽车制造业获得了广泛应用。
该类钢种在Arcelor的商标为USIBOR1500。
本文将结合汽车轻量化项目及其研究成果介绍先进高强钢的技术现状、先进高强钢的应用前景和宝钢在发展先进高强钢方面所做的努力和目标。
图 1 先进高强钢生产的冷却模式和组织演变示意图2 先进高强钢及其市场现状由于先进高强钢更好地适应了汽车业减重节能的发展趋势，尽管目前的使用有限，但前景被普遍看好。
汽车超高强度钢薄板的选用和加工工艺
汽车超高强度钢薄板的选用和加工工艺汽车超高强度钢（AHSS）薄板是现代轿车车身制造过程中的首选材料。
使用该材料后，车身重量会下降20%左右，整车重量会下降3至5%，轿车的燃油消耗下降2%左右，轿车的废气排放情况也会有所改善。
新材料及其相应新工艺中的制定板材技术、智能化冲压技术和激光技术等，使现代车身制造技术产生了一个新的飞跃。
在汽车车身制造的发展进程中，早期的汽车车身是使用低强度钢薄板（如A1、A2、A3钢板），屈服强度少于210MPa。
后来，大多数汽车车身都使用高强度钢板（如HSS钢，包括CMN、HSLA、BH、HSSI F钢等），屈服强度在210Mpa至550MPa之间。
近几年，有些汽车开始采用超高强度钢薄板（AHSS钢中M、DP、TRIP、CP钢），其屈服强度在550MPa至1200MPa之间。
目前全世界拥有6.25亿辆汽车，这成为大量能源的消耗，大量产生排放和噪音，造成环境污染的主要源头。
在汽车制造中采用超高强度钢薄板，是解决汽车车身自重大、噪音大、油耗高、回收利用率低、成本高等难题的有效途径之一。
性能和选用汽车车身用超高强度钢薄板，主要是指AHSS钢，包括：双相钢（DP）、相变诱导塑性钢（TRIP）、复相钢（CP）和马氏体钢（M）。
这类钢主要通过相应的相变来强化组织结构，达到相对的超高强度（强度范围500至1500MPa），并且具有较高的疲劳强度、成型塑性、碰撞吸收性能、高的减振减重潜能和低的平面各向异性等优点。
DP钢DP钢主要的组织是铁素体和马氏体或奥氏体，其中马氏体含量在5%至20%之间。
强度为500至1200MP a,并具有低的屈强比、高硬化指数、高加工硬化指数、高烘烤硬化性能，而没有屈服延伸和室温时效等优点。
DP钢一般用于制造高的强度、高的抗碰撞吸收、易成型、要求严格的零件，如车轮轮毂、保险杠、悬挂系统和加强件，也可用在汽车的内外板等零件上。
DP钢主要成份是C和Mn，也可适量加CrMo，使C曲线右移，避免冷却时析出珠光体和奥氏体。
干货汽车轻量化用高强度钢板应用技术研发
干货汽车轻量化用高强度钢板应用技术研发来源：钢铁共性技术为了提高汽车的燃料效率，满足减排CO2及保护环境的需要，要求汽车车体轻量化。
另一方面，为应对逐年严格的抗冲撞要求以及车载部件的增多，车体重量有不断增加的趋势。
扩大高强度钢板在车体结构上的应用，使车体轻量化是解决车体重量增加问题的必要方法。
近年来，抗拉强度达980、1180MPa级的高强度钢板用于车体结构部件的事例不断增加。
随着抗拉强度的升高，钢板的冲压成形性和焊接性下降。
为了解决这些问题，日本JFE钢铁公司对高强度钢板的冲压成形技术、提高高强度钢板车体刚性和抗冲撞性技术以及焊接技术进行了深入研发。
为了进一步扩大高强度钢板的应用，JFE公司构建了从最佳材料选择到高强度钢板应用技术的解决方案体制。
1高强度钢板的成形技术高强度钢板成形时存在的主要问题是，成形产生裂纹和皱折以及成形品发生回弹，使成形品尺寸精度下降。
此外，随着钢板的高强度化，钢板剪切刀具损坏和冲压卡模问题也日益突显。
为解决这些问题，JFE公司开发出利用CAE和试验方法的预测技术以及相应的解决对策。
1.1关于冲压裂纹的技术1.1.1冲压裂纹预测技术随着强度的升高，高强度钢板的延性和拉伸凸缘性下降。
目前，普遍使用成形极限曲线（FLD）对钢板冲压成形时产生的胀出裂纹和拉延裂纹进行评价。
但是由于扩孔加工和翻边加工时，在钢板端部产生拉伸凸缘裂纹和弯曲加工时钢板外表面产生弯曲裂纹到断裂的机制与上述冲压成形裂纹不同，所以不能用FLD进行评价。
为此，JFE公司开发出拉伸凸缘裂纹的预测方法。
该方法对包括钢板扩孔性、钢板端部应变梯度、剪切加工条件等因素在内的变形极限进行定义，用成形模拟法对拉伸凸缘裂纹进行预测（如图1）。
弯曲加工时钢板外表面产生的弯曲裂纹是无缩颈发生的、从拉伸弯曲的外表面产生的裂纹。
JFE开发出弯曲裂纹的预测方法。
该方法将拉伸弯曲外表面的成形极限作为V型弯曲试验得到的极限表面应变，可对弯曲裂纹进行高精度预测。
宝钢成功轧制世界最薄汽车用超高强钢
宝钢成功轧制世界最薄汽车用超高强钢
厚度仅为0.5毫米强度达到980兆帕
近日，宝钢成功轧制世界最薄的汽车用超高强钢。
其厚度仅为0.5毫米，堪比牛皮纸；强度达到980兆帕，媲美潜艇常用钢材。
目前，该产品已发往用户开展相关的应用试验，未来将首先应用于国内某车型。
近年来，随着人们环保意识的进一步加强以及能源问题的日益突出，汽车行业轻量化已是大势所趋。
车身自重的降低是减少汽车燃油消耗、降低排放的有效途径。
高强钢已被证明是实现汽车轻量化最经济可行的材料，主要应用于汽车的结构件、安全件，可进一步减轻车身重量、提高车身被动安全性以及车辆性价比。
今年初，宝钢接到某用户需求，正式开展了0.5毫米极限薄规格冷轧超高强钢的试制工作。
由于该产品规格薄、强度高，已超出厂内设备的生产能力，汽车板产销研团队通力配合，优化生产工艺、轧制规范以及辊系等，在历经6次试制后，终于取得成功，首验力学性能合格。
节能、安全、环保已成为汽车工业发展的三大主题，汽车轻量化已经成为世界范围内汽车工业发展的趋势。
汽车用钢铁材料的进一步减薄、高强是行业发展所需。
宝钢此次极限薄规格冷轧超高强钢的成功轧制，进一步提升了企业的技术实力，同时有利于积累超薄规格超高强钢的生产经验，为
未来汽车轻量化的深化储备技术，打下材料基础。
汽车用高强钢板的发展现状和趋势
汽车用高强钢板的发展现状和趋势一、汽车工业对冷轧钢板性能的要求及冷轧高强钢板的分类1 汽车工业对钢板的要求汽车工业要求冷轧钢板重量轻，成形性好，寿命长，安全性好，环境友好。
首先，汽车轻量化对于提高燃料效率、防止CO2排放所造成的环境污染是极为重要的。
为了解决这个问题，需要提高汽车用钢板的强度。
这样的话，即使钢板厚度减薄，仍然可以保持原来的强度水平。
所谓DP钢、TRIP钢就是为此目的而开发的。
其次，是钢板的成形性，因为它决定了汽车成形过程的生产效率。
一般说来，随着强度的提高，钢铁材料的成形性恶化。
目前，汽车尽管设计多种多样，但是大的趋势是采用流线型，以减少空气的阻力。
具有高塑性的钢板即使经过多阶段的加工仍然可以不发生裂纹。
近年开发的所谓自润滑钢板由于改进了钢板涂层的润滑性能而提高了成形加工的效率。
汽车的外板有可能遭受冲击，如果材料强度过低，很容易发生凹陷变形。
BH钢在成形之后进行烤漆的过程中可以进一步提高其强度，这实际上等于汽车在使用过程中得到了更高的强度，因而具有良好的抗凹陷性。
因此，近年对BH钢的需求不断增强。
汽车需要的另一个重要因素是寿命，即耐腐蚀性，特别在北美为了除去积雪，大量使用对钢有强烈腐蚀作用的氯化钙，对耐腐蚀性提出了更高的要求。
应对腐蚀问题的重要措施是对钢板进行各种表面处理，例如镀锌。
所以，近年表面处理钢板的用量持续增长，尽管其价格比普通钢板要高。
另外，低成本的耐腐蚀钢板也在不断开发出来。
还有一个问题是安全性，特别是与冲撞有关的安全性。
为了保证乘用者的安全，目前正在开发既具有高强度，又具有良好耐冲撞性能的高强钢板，用于汽车的结构件和底盘等部件。
最后，需要开发的高强汽车用冷轧钢板与环境友好。
国际上已经制定了一系列法规和制度，强化环境保护，明令禁止使用对人类有毒害的物质。
近年开发的无3价铬、无铅的涂镀层板，就是顺应这种趋势。
2 汽车用冷轧钢板的成形性能由于汽车用冷轧钢板需要经过成形加工，才能成为需要的零件，所以不仅要求钢板有需要的力学性能，而且要求钢板有良好的成形性能。
宝钢汽车板介绍资料(高强钢外发版)
HV
第五部分：高强钢使用评估案例-QP钢
Ø目标性能: 21% EL @ 1GPa；15%EL@1.2GPa Ø显微组织: M+RA or F+M+RA
可供规格: 厚度：1.0～2.0mm；宽度：850~1250mm; 镀层类型：CR/GI
典型力学性能
No. HC600/980QP-EL HC820/1180QP-EL
5 0
Ou ter, KM T
HSS (TS ≥34 0 MP a), K M T
2 50 0
高强钢销售量逐年提升2100 2370
2 00 0
1 50 0
17 80
156 0
1310
13 40
123 0
1160
1 520
1670
V ol um e of U HS S ( TS ≥ 78 0 MP a ), K MT
B柱
门槛
钢种 YS, MPa TS, MPa
BR1200HS ≥280
≥700
B1200HS ≥220 380～700
热处理后 900～1200 ≥1200
BR1500HS 320～630 480～800
B1500HS 280～450 ≥450
热处理后 950～12501300～1800
B1800HS ≥1100 ≥1800
TWIP1200
≥1180
TWIP1500
≥1470
EL, % ≥45 ≥35 ≥20
CR GI ●● ○○
○○
第四部分：宝钢新一代超高强钢产品
v Mn-TRIP 中锰钢
Ø技术路线： 奥氏体逆相变
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-30 -25 -20 -15 -10 -5
0 5 10 2014-1-13
0
15 20 25 30
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17
Bake Hardening，烘烤硬化钢 BH钢种类：
冷轧和电镀锌：180、220、260、300MPa 热镀锌： 180、220、260、300MPa 热镀锌合金化： 180、220、260、300MPa
400 350
Output of domestic Automobile(*10 )
4
160
Output of Auto sheet(ton*10 )
4
140
•TRIP/CR •IS
300 250
120
超低碳BH
200 150
100
高强IF
80
热镀HSLA
100
含P板
60
50 0 2006
40 1986
1. 冷轧钢板的焊接 电流较低；
(KA) Á÷ ç ½ Óµ ¸ º
12
2. 纯锌镀层钢板焊 接电流最大； 3. 高强度钢板的焊 接电流范围较窄 。
10
8
6
DP600/GI
4 IF/CR IF/GA IF/GI TRIP600/CR DP600/GA DP600/CR
¸ ÖÖÖ
2014-1-13
25
3. 宝钢HSS的种类、特点和使用
2014-1-13
10
宝钢汽车板历年产量和HSS开发情况
200 Phase 2 Phase 3
•DP/GI,GA •TRIP/HR •GI外板
1800 450
180
Output of domestic automobile Output of Auto sheet in Baosteel
％为镀锌（热镀锌）钢板。外板以BH钢为主，结构
件以DP为主；
HSLA（380～600）将被AHSS中的DP取代，TS
＝600～1000MPa将是主要材料；
超高强度钢板将稳步提高：CP（M）（800～ 1430MPa）.
2014-1-13
9
主要内容
1. 国外汽车用HSS发展趋势
2. 宝钢HSS的现状
90
DP600/GA TRIP600/CR
BH180的成形性能高，
£¥£© ±ä£¨ Ö÷Ó¦
80
70
£¥£© ±ä£¨ Ö÷Ó¦
60
IS220和BH180的成形 性能相当;
70
60
50
50
40
40
30
TRIP600较DP600具
有更高的成形性能
0 5 10 15 20 25
30
20
20
10
10
0 -30 -25 -20 -15 -10 -5
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18
Isotropy，各向同性钢
Δr=(r0+r90-2r45)/2＝－0.2～＋0.2
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19
HSLA：高强度低合金钢板 成分及组织特点 成分：C－Mn+Ti(Nb) 组织：铁素体＋少量碳化物,细晶粒 强度级别：280、340、380、410MPa
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4
ULSAB-AVC用HSS情况
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5
Dual Phase BH Mart TRIP IF HSLA
DP:80%
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6
用材变化
现在
将来
2014-1-13
7
50～60％
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8
结论
软钢将被HSS钢替代，由目前的40％～90％降到
2010年的10％左右。其中，高强度钢板中70～80
1
宝钢汽车用高强度 钢板（HSS）的开发与使用
陆匠心，王利，应白桦，马朝晖
宝钢技术中心 2004年9月9日
2014-1-13
2
主要内容
1. 国外汽车用HSS发展趋势
2. 宝钢HSS的现状
3. 宝钢HSS的种类、特点和使用
2014-1-13
3
安全(S) 价格(A) 燃油(F) 环境(E) 通过ULSAB项目近十年的研究： 钢铁仍是制造汽车的主导材料 采用HSS钢板是钢铁应对其它轻质材料挑战的措施
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Dual Phase，双相钢（铁素体＋马氏体10～20％）
DP钢种类：
热轧：550、600、700、800、1000MPa 冷轧和电镀锌：500、600、700、800、1000、1200MPa 热镀锌：500、600、700、800MPa 热镀锌合金化： 500、600、700、800MPa
3. 宝钢典型HSS的种类、特点和使用
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14
按照冶金原理区分的各类HSS强度和延伸率之间的关系
内板
外板
结构件
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15
表2 各主要类别高强度板的特性比较
2014-1-13
16
覆盖件 结构件
100
100
90
80
IF/CR BIF340 BH180 IS220
BIF340较IS220和
1988
1990
1992
1994
1996 Time(year)
1998
2000
2002
2004
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11
宝钢近年来HSS生产的比例情况
HSS 8%
同国外汽车用钢板相比：
国内汽车用HSS的比例较低；
HSS中镀锌钢板的比例也较低
Mild 92%
冷轧HSS比例
GI 16%
GA 7%
EG 17%
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TRIP钢，相变诱导塑性钢，F＋B＋rA(5~15%)
开发品种：
热轧：700MPa、800MPa 冷轧和电镀锌：600MPa、800MPa 热镀锌：600MPa、800MPa
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性能特点和典型用途：
高碰撞吸收能
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钢板的焊接性能
结
发展趋势；
语
HSS替代软钢将成为今后汽车用钢板的一大 HSS的大量采用将给钢厂生产和汽车厂的使
用带来很大的技术挑战；
加强钢厂和汽车厂的紧密合作则是应对这一 技术挑战的主要措施； 宝钢将加快高强度钢板的研究和生产，推进 我国HSS的发展。
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26
Байду номын сангаас
谢 谢！
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热镀锌层
马氏体(白色)
铁素体（黑色）
基板
21
性能特点：
1. 加工硬化:在低的应变区 （2% - 3%）,屈服强度 提高很快 (140-220 MPa) 2. 无屈服延伸，无室温时效 3. BH：35～80MPa 4. 屈强比较低（0.5~0.65）
Dual Phase BH Mart TRIP IF HSLA
CR 60%
冷轧HSS分类比例
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12
宝钢冷轧HSS现状
宝钢冷轧HSS经过10年的开发，已形成较完善的供货体系： 600MPa以下的已基本齐全；目前重点是600MPa以上HSS的开发 开发的品种重点是DP和TRIP钢
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主要内容
1. 国外汽车用HSS发展趋势
2. 宝钢HSS的现状