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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。
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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。这类钢是通过相变组织强化来达到高强度,包括如下
种类:
(1) 双相(DP)钢
DP 钢板的主要组织是铁素体和马氏体,其中马氏体的含量在5%~20%,强
度为 500~1200MPa。双相钢具有低屈强比、高的加工硬化指数、高烘烤硬化性
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
收能且也有一定成形要求的汽车零件,如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等。
双相钢的基本成分为 C 和 Mn,有时为了提高淬透性还添加一定量的 Cr 和 Mo。
(2) TRIP 钢
TRIP 钢包括热轧、冷轧、电镀和热镀锌产品,主要组织是铁素体、贝氏体
和残余奥氏体,其中残余奥氏体的含量在 5%~15%,强度为 600~800MPa。TRIP
钢具有高延伸率,同 DP 钢相比,TRIP 钢的起始加工硬化指数小于 DP 钢,但是
TRIP 钢的加工硬化指数在很长的应变范围内仍保持较高,特别适合胀形成形