先进高强钢和汽车轻量化

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1、汽车轻量化项目主要包括超轻车身(ULSAB)、超轻覆盖件(ULSAC)、超轻悬挂件(ULSAS)和在此基础上的超轻概念车项目(ULSAB-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(DP)、相变诱发塑性钢(TRIP)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500～1500MPa。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DP钢

2、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500～1200MPa。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DP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

3、后的快速冷却来得到铁素体和马氏体组织的。DP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（ComplexPhase: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。具有

4、很高的能量吸收能力和扩孔性能，广泛应用于汽车车身中车门的防撞杆、保险杠与B立柱等提高汽车安全性能的部件。贝氏体钢贝氏体（Bainite:B）钢的微观组织为贝氏体，通过控制冷却速度或者空冷可以得到贝氏体组织。贝氏体钢的化学成分主要由碳和微量铬、硼、钼、镍等合金元素组成，含碳量低于0.05%。贝氏体钢的韧性好、强度高（530~1500MPa），并且随着贝氏体转变温度的降低，贝氏体钢的强度增加，贝氏体钢的成形能力和焊接性均很好，在航空航天、船舶与石油化工。马氏体钢马氏体钢的微观组织为少量的铁素体和/或贝氏体均匀的分布在板条状的马氏体

5、基体上。通过在连续退火线或者出料辊道上的快速冷却作用，使奥氏体向马氏体完全转变从而得到马氏体钢。向马氏体中加入碳元素能提高马氏体的淬硬性，起到强化的作用；为提高马氏体钢的淬透性可以加入不同比例的Mn、Mo、B、V、Ni、Si、Cr等合金元素。马氏体钢是先进高强钢中抗拉强度最高的钢种，最高能达到1700MPa。相变诱发塑性钢相变诱发塑性（TRIP）钢是为了满足汽车工业对高强度、高塑性钢板的要求而开发研制的，微观组织主要为铁素体、贝氏体和残余奥氏体（体积分数一般为10%~20%）。在冷成形过程中，残余奥氏体向硬的马氏体发生转变（形

6、变诱导相变）的同时发生塑性变形。这种硬化使得组织变形难以在局部集中并使应变分散，导致了整个组织中的塑性变形分布比较均匀，这种现象称为相变诱发塑性。TRIP钢具有强度高、延展性好、易冲压成形和能量吸收率高等特点，可以大幅度地减轻车身自重，降低油耗，同时能够抵御发生碰撞时的塑性变形，显著提高汽车的安全性能，在汽车制造领域有着巨大的优势。TRIP钢分为热轧型TRIP钢和热处理型冷轧TRIP钢。热轧型TRIP钢是通过控轧控冷获得大量的残余奥氏体组织。热处理型冷轧TRIP钢是在冷轧后采用临界加热，然后在下贝氏体转变温度范围内等温淬火。快

7、速加热至临界温度，形成铁素体-奥氏体混合组织。与双相钢的热处理工艺最大的区别在于，为了在最终的组织中保留奥氏体，需要引入贝氏体等温淬火保持阶段（或缓冷）。通过碳在未转变的奥氏体中的富集使马氏体转变温度降至低于零度，但仅通过铁素体形成时产生的碳富集是不够的，因此，贝氏体形成时会造成更多的碳富集。通过添加硅或铝，不仅能起到固溶强化作用，而且还能阻止在贝氏体形成过程中碳化物析出。孪生诱导塑性钢孪生诱导塑性(TWIP)钢是第二代先进高强钢的典型钢种，又称FeMn钢、高锰钢或现代轻质钢，成分特点是锰和铝含量较高，具有高强度、高加工硬化速

8、率和优异的延展性（总延伸率可高达70%）。主要有Fe-Mn-C钢、Fe-Mn-C-Al钢及Fe-Mn-C-Al-Si钢。研究结果表明FeMn-TWIP钢加工硬化速率n值高且均匀，可承受局部应变峰值并具有良好的应变分布（抗颈缩），同时成形性能好，具有较好的能量吸收性能。由于这类