先进的高强度钢及其在汽车工业中的应用—马鸣图
鱼与熊掌兼得的艺术：三代先进高强钢
鱼与熊掌兼得的艺术：三代先进高强钢材料人轻量化专栏里很多次提到过高强钢，但往往是作为与碳纤维、铝合金比较而提及，今天，我们就为大家介绍经常被提起的产品。
不夸张地说，先进高强钢的应用和发展是危机下的产物。
在20世纪70年代之前，当时的汽车用钢主要性能指标是硬度。
在这一方面，高强钢与软钢没有什么区别，所以在汽车上应用很少。
而到了80年代，汽车业开始讲究燃油效率，迫使制造商们开始采用传统高强钢。
但到了90年代，危机来了！汽车设计者们开始采用铝合金、镁合金、纤维复合材来为汽车减重。
虽然这些材料的成本比钢铁要高，但是燃效和环保的压力让汽车制造商们觉得还是值得发展。
而当时先进高强钢成本高、难以焊接，虽然比起传统高强钢的韧性高，但是还是难以让汽车制造商引起兴趣。
于是，世界钢铁协会联合18个国家、34家钢企，组成“21世纪超轻量型汽车开发企业集团”，并启动了一系列项目，试图通过在以钢铁为基本材料的前提下，从结构设计、制造技术、零部件形状等多方面减轻汽车重量。
这里可能就要问一句了，为什么钢铁如此紧张汽车业呢？谁叫它俩爱得如此深沉呢！中钢协有数据称，汽车用钢目前占国内钢产量的8%，而国外是15%。
在基建市场疲软的大环境下，钢企普遍亏损，唯独几个生产汽车板的企业还能赚些钱。
要是汽车这块阵地也丢了，后果可想而知……当然，结果还是很理想的。
项目认为，先进高强钢预计使用比例超过 60%，在不增加成本的前提下，可实现车身减重 35%的目标，同时满足五星级安全碰撞标准。
此后，钢铁企业和协会，时不时地论证一番：先进高强钢才是汽车业轻量化的真爱。
车用钢材，通常可以分成：软钢、传统高强钢和第一代、第二代、第三代先进高强钢。
他们各自的伸长率和抗拉强度范围如下图：从这个表里可以看到，软钢具有很好的伸长率，意味着加工性能非常好，但抗拉强度最高不过300Mpa以内。
软钢主要有2个类别：低碳钢(Mild steel)和无间隙原子钢（IF steel)。
国外汽车用先进高强度钢板及其标准综述_徐宏伟
材料协会( ASTM) 和日本工业标准( JIS) ; 第 2 类是行 业标准 , 如德国钢铁工程师协会标准 ( SEW) 、美国汽 车工程师协会( SAE) 标准和日本钢铁联盟标准( JFS) , 第 3 类是钢铁企业的企业标准和汽车厂的采购标准 。 第 1 类和第 2 类标准属于公开发行的标准 , 而第 3 类 标准中除了通用汽车公司标准 ( GM) 、福特汽车公司 标准( FORD) 等少数标准公开发行外 , 大部分标准是 不公开的 。 本文主要介绍通用 性较高的第 1 和第 2 类标准 , 表 1 是这两类标准的汇总表 。
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冶金标准化与质量 第 44 卷
国外汽车用先进高强度钢板及其标准综述
徐宏伟
( 上海交通大学机械与动力工程学院 上海 200030)
摘 要 :简要介绍了 9 种先进高强钢的特点和用途以及国 外先进 高强钢 标准的 概况 , 重点分 析了欧 洲 、美 国 和日本先进高强钢标准的特点和标准间的异同 。 针对我国的现状 , 提出了先进高强钢的发展设想以及先进高 强钢国家标准的制定原则和实施方法 。 关键词 : 先进高强钢 ; AHSS ; 标准 中图分类号 : TG335 . 5 文献标识码 : B 文章编号 : 1003 -0514( 2007) 02 -0008 -06
收稿日期 : 2007 03 21 作者简介 : 徐宏伟 , 男 , 硕士研究生 , 高级工程师 , 目前主要从事标准和质量管理 。
第 2 期 国外汽车用先进高强度钢 板及其标准综述
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定 AHSS 国家标准提供参考和借鉴 。 1 AHSS 简介 目前 , 在技术上相对比较成熟 , 并且实现了商业 化生产的 AHSS 主要是 DP 钢 、 TRIP 钢 、马氏体钢 、 CP 钢和 FB 钢 , HF 钢 、 TWIP 钢 、 PFHT 钢和 NANO 钢大都 处于研发阶段 。 下面简要介绍一下这些钢的特性和 用途 。 1. 1 DP 钢 DP 钢的显微组织主要是铁素体和马氏体 , 马氏 体以岛状分布于铁素体基体中 , 马氏体的含量在 5 % ～ 20 %, 钢的强度随马氏体含量的增加不断提高 。 强 度范围一般为 500 ～ 1 000MPa 。 DP 钢具有屈服强度 低、 初始加工硬化指数高 、 高的烘烤硬化性能 、 无屈服 延伸和室温时效 、 高的能量吸收能力等特点 , 较好的 实现了强度和成形性能的匹配 。 主要用于汽车结构 件、 安全件和加强件 , 如车轮 、保险杠 、 横梁 、纵梁 、座 椅导轨等零件 。 1. 2 TRIP 钢 TRIP 钢的显微组织主要铁素体 、贝氏体和残余 奥氏体 , 因此也称残余奥氏体( RA) 钢 。 残余奥氏分 布在铁素体和贝氏体的基体中 , 含量在 5 % ～ 15 %, 马氏体和贝氏体等硬相以不同的含量存在 。 强度范 围一般为 600 ～ 1 000MPa 。 与 DP 钢 相比 , TRIP 钢具 有更高的延伸率 , TRIP 钢的初始加 工硬化指数虽然 小于 DP 钢 , 但在很长应变范围内仍保持较高的加工 硬化指数 , 因此特别适合用于拉胀成 形 。 TRIP 钢也 主要用于汽车结构件 、 安全件和加强件 , 如座椅结构 、 横梁 、 纵梁 、 翼子加强件等零件 。 1. 3 马氏体钢 马氏体钢的显微组织主要是板条马氏体 , 强度范 围一般为 900 ～ 1 500MPa , 是目前商业化 AHSS 中强 度级别最高的钢种 。 马氏体钢的成形性较差 , 主要用 于成形要求不高的车门防撞杆等 零件 , 代替 管状零 件 , 降低制造成本 。 1. 4 CP 钢 CP 钢也称多相( MP) 钢或部分马氏体钢( PM ) ,其 显微组织主要是铁素体 、贝氏体和马氏体 , 少量的马 氏体分布在细小的铁素体和贝氏体基体中 。 另外 , 还 可以通过析出强化进一步进行强化 。 强度范围为一 般为 800 ～ 1 000MPa 。 与 DP 钢相比 , 在相同抗拉强度 的情况下 , CP 钢具有较高的屈服强度 。 CP 钢的特点 是具有高的能量吸收能力和高的残余形变量 , 特别适
高强度钢板及其在汽车制造中的应用
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高强度钢板的分类主要 有： 按 冲 压级别划分 、按 生产工艺 划分、 按强化机理划分和按屈服强度划分
四 种分 类方 法 。 ①按 冲 压 级 别 可 分 为 ： 通 冲 普 压 级 、深 冲 级 和 超 深 冲 级 。
密度的比值高于的 强 度 和 综 合 性 能 都 得 到 了 有效 提 高 。
第二章钢铁材料及其在汽车上的应用
经过碳氮共渗后的钢件外表具有很高的硬度、 耐磨性和疲劳强度，并具有一定的耐蚀性。
三、典型零件热处置剖析
1．锉刀
2．汽车变速齿轮
3．汽车传动齿轮轴
小结： 〔1〕普通热处置的方法和目的 〔2〕外表热处置的方法和作用 〔3〕区分〝四火〞的区别和各自的优点
二、碳素钢的分类
1、按钢的含碳量分类 ❖ 低碳钢：C≤0.25％ ❖ 中碳钢：C ＝0.25％～0.60％ ❖ 高碳钢：C ≥0.60％
2、按钢的质量分类 普通钢：S ≤0.050％，P≤ 0.045％ 优质钢：S ≤0.035％，P≤ 0.035％ 初级优质钢：S≤ 0.025％，P≤ 0.025％ 特级优质钢：S≤ 0.015％，P≤ 0.025％
〔2〕硫、磷的影响
硫、磷是有害元素，它们
会使钢的塑性和韧性下降。硫 还会使钢在锻造、轧制等热加 工时发生脆化，招致工件开裂， 即〝热脆〞现象；磷虽能增强 钢的硬度和强度，但磷能使钢 在高温时塑性和韧性大大下降， 这种现象称为〝冷脆〞。磷的 存在还会使钢的焊接功用变坏， 焊接时容易发生裂纹。因此， 钢中应严厉控制硫、磷的含量。
杂质元素硫、磷的含量较多，故强度不够 高。 牌号表示方法：Q + 屈服强度 +质量等级契 合
+ 脱氧水平契合 例：Q235-A*F表示屈服强度为235MPa的A
级沸腾钢
2、优质碳素结构钢
优质碳素结构钢是运用极为普遍的机械制造 用钢。杂质元素硫、磷含量较少，经热处 置后有较好力学功用，常用于制造较重要 的机械零件。
退火与正火
机械零件普通的加工工艺顺序：
作用：消弭前一工序所形成的某些组织缺陷及内应力， 可以改善资料的切削功用，为随后的切削加工及热处置〔淬 火—回火〕做好组织预备。 即对金属停止硬化处置。
先进高强钢——热冲压综述
热冲压综述H. Karbasian, A.E. Tekkaya轻型结构与成型工艺研究所，多特蒙德理工大学，Baroper Str. 301, D-44227，多特蒙德，德国摘要：具有需求性能的热冲压（也被称之为硬压加工）高强钢板零件的生产需要渊博的知识和成形规程的控制。
通过这种方式，在不同工艺参数和相互作用下，零件最后的性能具有可预见性和可调节性。
除了常见的冷成形参数，热参数和微观结构参数使得热冲压过程中的力学现象的描述变得复杂，而这正是这种成形方式所有物理现象所必须得到的阐述。
在这篇文章中，热冲压中的热、力学、微观结构和工艺领域的艺术状态得到了综述。
所有工艺流程的研究，从毛坯加热到热冲压和后续的进一步工艺均得到了描述。
现有著作的一项调查显示了一些差距，这些差距是在形成相依相改造，整个过程中不断的塑性流动行为，力学和几何的一部分属性之间的相关性，和一些先进工艺的工业应用领域中。
回顾分析目的在于提供对成形规程背景的深入了解和显示了在热金属板料成形领域进一步研究及创新的巨大潜力。
关键词：热冲压高强钢板 22MnB51.引言出于对减轻整车重量，提高安全性和防碰撞性能的需要，采用高强钢板制造的汽车零部件的需求量是显然的。
热冲压是由瑞士一家公司（Plannja）开发用来加工锯片和割草机刀刃的，并获得了专利(GB1490535, 1977)。
在1984年，萨博汽车公司是第一个采用硬化的硼钢作为萨博9000汽车组件的汽车制造商。
生产的零部件的产量从1987年的3亿件/年增加到1997年的8亿件/年。
自2000年以来，更多的热冲压件被应用在汽车上，每年的零部件的生产量已经达到了约1.07亿件/年。
热冲压件在汽车工业中的应用主要是底盘部件，如左右车柱，保险杠，车顶纵梁，摆臂横杆和隧道（图1）。
热加工目前存在着两种不同的主要的变种：直接和间接热冲压方法。
在直接热冲压加工中，毛坯在炉子里被加热后被转移到压床上，随后成形并在封闭的工具中进行淬火（图2a）。
俄马钢推出高强度汽车用钢
冷却 水供 应 ， 作 人员容 易忘 记切 换切 断 阀 ， 操
氧枪 维修 成本 每 支 ０ ３万 元 ：。 ．பைடு நூலகம்０ ３×２×
１ ７ ２万 年 ； ２： ．
哪一模拟量输人模块信号达到非线性的最大 值或最小值时， 判断为此信号短路或开路。 另外 ， 原设计 两支氧枪共 用一套冷却水 流
量 和压 力检测 系统 ， 手动切换冷却 水供应 在 用 用 氧枪 ， 作人 员容 易忘 记 切换 切 断 阀 ， 成 操 造 很大 的安 全 隐患 ， 过 我 们 对 程 序 进行 了修 通 改， 当选择 在用 氧枪 时 自动 打开 切 断 阀 ， 一 另 支枪切 断阀在用 氧枪 切断 阀打开后 自动关 闭 ，
造 成很 大 的安全 隐患 ， 过 对程序 进行 修改 ， 通 针 对西 门子 Ｓ ７—３ ０Ｐ Ｃ硬件对 信号 处理 的 ０ Ｌ
转炉 内渗水 ， 确保了人身设备安全。再从经 济效 益看 ： 个 月 只 以氧 枪 故 障 影 响生 产 两 每
次计 算 ， 次影 响 产量 约 １ ０ 钢 ， 吨 钢 利 每 ３ｔ 按
这种 二 次 磷 化 钢 的 主 要 特 征 是 磷 含 量 高 达
钢。该材料的样本 已被送交韩国现代起亚汽 车公 司和汽车零件制造商 ＤＰ Ｓ ＩＯ 。根据实验
室测试和在韩 国汽车制造商工厂进行的冲压 试验结果 ， 这种高强度汽车钢的质量性能获
得 了 多方 的肯定 。 （ 本刊 讯 ）
汽车用先进高强钢和超高强钢的表面选择性氧化、热浸镀锌和镀层性能
汽车用先进高强钢和超高强钢的表面选择性 氧化、热浸镀锌和镀层性能Surface Selective Oxidation, Hot-Dip Galvanizing and Coating-Related Properties of Advanced High-Strength and Ultrahigh-Strength Automotive Steel GradesB. C. D e C o o m a n等关键词镀锌选择性氧化超高强钢1前言随着对汽车安全性、节能减排要求的不断提高，先进高强钢、超高强钢在汽车白车身 中的应用比例不断增加，车身轻量化已被全球汽车制造商提上议事日程。
薄规格先进高 强钢（A H SS)和超高强钢（U H SS)的应用能 有效减轻车身重量，对耐穿孔和耐表面腐蚀性至关重要。
因此，在传统热浸镀锌线上生产出无缺陷的先进高强钢及超高强镀Z n和 Z n合金镀层产品已成为先进钢铁产品和生产工艺研究的中心议题之一。
本文旨在对新 开发的中M n钢产品镀锌问题进行探讨。
2连续镀锌过程中的表面改性图1揭示了在连续热浸退火过程中带钢 表面和亚表面所经历的主要演变过程，带钢 浸人锌池中时发生的表面和亚表面改性如图 2所示。
先进高强和超高强钢表面在热浸镀 锌线退火炉中与炉内气氛的相互作用使氧化 铁还原，而合金元素却与炉内水蒸气作用发生选择性氧化。
H20的分解反应决定氧分压(PC2);尽管氧分压极小，但仍能造成钢中的合金元素如M n、S i、A l等的表面和/或亚M n钢表面产生选择性氧化。
表面氧化物薄膜的存 在，尤其是非晶氧化物crxMnO •Si02(x〈 0. 9)和a-Si02的存在，带钢于两相区退火后，在热浸镀锌锌液中的湿润性将恶化。
肉眼可见的表面缺陷是造成质量问题的主要原 因。
图3概括了热镀锌薄板表面缺陷的主要 防治方法。
Mn/S i比的控制已成为一种预防 高强度双相钢产品镀层缺陷的有效方法。
联合研发先进高强汽车钢在国产中档和高档轿车上的应用
联合研发先进高强汽车钢在国产中档和高档轿车上的应用李麟;刘仁东【摘要】为解决含铝相变塑性钢连铸时堵水口问题,上海大学和鞍钢联合课题组经热力学和动力学计算,成功预测了磷可以替代铝的应变诱发相变作用.与鞍钢经大量试验证实后,在产线上成功生产并应用于一汽奔腾车型上,为其通过国家的C-NCAP 碰撞测试并取得优异成绩,作了贡献.课题组依层错热力学计算,设计了具有孪晶诱发塑性+相变诱发塑性的孪晶塑性钢,并在国际上首创了转炉冶炼高锰钢,生产出的热轧和冷轧孪晶塑性汽车钢,性能国际领先,产品应用在一汽一款重点开发的有极重要用途的高级品牌车上.课题组在国际上首先发现了铝在钢中的热力学数据有严重错误,在纠正了这些错误后通过计算发现铝可大大提高钢中奥氏体含碳量和相变塑性,由此生产的超高强度相变塑性钢,当强度达1 023 MPa时,断后伸长率为22％,这已是目前世界上低合金汽车钢所达最高强塑积.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2016(038)006【总页数】4页(P1-4)【关键词】相变塑性;孪晶塑性;汽车用钢;转炉;热力学【作者】李麟;刘仁东【作者单位】上海大学材料科学与工程学院,上海200072;鞍钢集团钢铁研究院汽车与家电用钢研究所,辽宁鞍山114009【正文语种】中文汽车工业是近数十年来发展最快的一种工业，随着汽车制造技术的发展，对汽车用钢板的要求也愈来愈高，其性能提升之快令其他钢种不能望其项背。
汽车用钢在短短30余年来，由Mn-Si钢始、进而实现了无间隙原子钢（IF钢）、双相钢（DP 钢）、相变诱发塑性钢（TRIP钢）、淬火配分钢（QP钢）及淬火配分回火钢（QPT钢）、马氏体钢（Martensitic钢）、孪晶诱发塑性钢（TWIP钢）、轻质钢（SL钢）等一系列新型钢种的爆发式研发和生产。
所覆盖的成分由低合金过渡到高合金，组织由单相组织过渡到复杂的多相组织，强度也从低强度过渡到高强度和超高强度。
强化机制由单一的固溶强化而发展成相变强化、亚结构强化、第二相的微调和控制析出强化等。
汽车用先进高强度钢的特点和生产工艺
汽车用先进高强度钢的特点和生产工艺摘要：汽车轻量化和安全性对汽车用钢的性能提出了新的、较高的要求，具体有以下6个方面：优良的成形性能；在保证塑性、延性指标的同时，提高强度降低冲压件重量；良好的表面状态和形貌、严格的尺寸精度；良好的连接性能和保型性能；抗时效性稳定性和油漆烘烤硬化性；耐蚀性能。
先进高强度钢，其英文缩写为AHSS（Advanced High Strength Steel），主要包括双相（DP）钢、相变诱导塑性（TRIP）钢、复相（CP）钢、马氏体（M）钢、热成形（HF）钢和孪晶诱导塑性（TWIP）钢。
关键词：先进高强度钢汽车用钢发明热轧冷轧前言：迅猛发展的汽车工业更加突显出环保、能源等方面的难题。
汽车用高强度钢对汽车工业的发展起着举足轻重的作用，是汽车轻量化的关键材料之一。
在未来的数年内，我国汽车工业将会取得更大的发展，对汽车用高强度钢的要求也会越来越多，汽车开发公司需进一步加强与钢铁研究者的合作，这对发展汽车用高强度钢板，促进我国汽车行业发展以及提高我国汽车竞争能力大有裨益。
1高强度板料的特性高强度板料具有很高的抗拉强度、耐冲击性，其抗拉强度是普通材料的3倍甚至更多，因此对汽车的碰撞安全性能非常重要。
高强度板料的这种特性对汽车的安全、减重和节能是非常重要的，其效果也是非常明显的。
研究结果表明，使用高强度板料，汽车冲压件抗拉强度从220MPa提高到700MPa，材料厚度从1.8mm减小到1.4mm，而材料可吸收冲击能指数则基本保持不变。
汽车减重也与材料强度密切相关。
研究表明，材料抗拉强度从300MPa左右提高到900MPa左右，汽车减重率则从25%左右提升到40%左右。
由此可以看出使用高强度板料已是汽车行业以后发展的趋势。
但板料的强度和塑性一般是矛盾的，板料强度的提高必然导致塑性下降。
而板料塑性的下降就为冲压件的成型带来了很多问题和难题，回弹就是其中冲压件成型过程中很难避免的缺陷之一。
新型汽车用高强度中锰钢研究现状及发展趋势
新型汽车用高强度中锰钢研究现状及发展
趋势
随着汽车市场的快速发展，汽车行业对汽车材料的要求越来越高，高强度中锰钢正成为汽车行业中新型汽车材料的一大热点。
高强度中锰钢是一种新型低碳钢，其强度可达到590Mpa以上，优于传统汽车材料，可以极大程度地提高汽车的结构强度，使汽车轻量化、结构紧凑，还能减少汽车的燃料消耗，提高汽车的安全性能，因此备受汽车行业关注。
高强度中锰钢已在新能源汽车、SUV和一汽大众等各大汽车品牌上得到了广泛应用。
一汽大众把高强度中锰钢应用在其车身框架上，能够带来更高的车身刚性和抗拉性，而且可以减轻车身重量，提高节能性能；新能源汽车也应用了高强度中锰钢，使得新能源汽车拥有更高的安全性能，更高的抗冲击性能，更高的耐磨性能，更高的抗锈蚀性能，从而更好地满足用户的需求。
未来，随着汽车行业的发展，高强度中锰钢将会得到更广泛的应用，并且会有更多的汽车厂商开始采用高强度中锰钢，从而提高汽车的安全性能和耐久性。
另外，在碳排放方面，由于高强度中锰钢具有低碳的特点，因此，将高强度中锰钢应用到汽车行业中，也能够为汽车行业减少碳排放，从而实现汽车行业的更加环保。
高强度中锰钢正在汽车行业中越来越受到重视，其应用范围将越来越广泛，而且还会给汽车行业带来更多的环保效果，是一个值得期待的新技术应用方向。