汽车用高强钢板的发展现状和趋势

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1、汽车用高强钢板的发展现状和趋势摘要：汽车工业要求冷轧钢板重量轻、成形性好、寿命长、安全性好和环境友好。为此，DP钢、TRIP钢等既能满足成型要求又能提高强度水平的钢板得到逐步运用。同时，对应的新型工艺方法也得到广泛应用。一，汽车工业对冷轧钢板性能的要求1.汽车轻量化提高燃料效率、减少CO2排放造成环境污染是极为重要的。为达到此目的，汽车需在保持原来的强度水平的情况下满足轻量化。DP钢、TRIP钢就是为此目的而开发的。2.钢板的成形性一般说来，随着钢板材料强度的提高，其成形性恶化。为满足零件成型的需要，DP钢、TRIP钢等

2、既能提高强度又能满足成型要求的新型钢板将得到大量应用。3.钢板的抗凹性汽车外板有可能遭受外力冲击，若材料强度过低，容易发生凹陷变形。BH钢在成形后进行烤漆的过程中可以进一步提高其强度，汽车在使用时得到了更高的强度，具有良好的抗凹陷性。因此，近年对BH钢的需求不断增长。4.钢板的耐腐蚀性在北美等特殊市场，为除去积雪，大量使用对钢有强烈腐蚀作用的氯化钙，对汽车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。5.钢板的安全性为保证乘用者的安全，目前已经开发出既具有高强度，又具有良好耐冲撞性能

3、的高强钢板，用于汽车的结构件和底盘等部件。6.钢板与环境友好汽车用冷轧钢板需要与环境友好。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（镀层物质）。依据钢板的强化机制、强度水平和组织特点可划分为不同的钢种类型（见表）。（1）低强度钢：抗拉强度低于270MPa的钢板，主要是用作面板的IF钢（IF钢，全称Interstitial-FreeSteel）和低碳钢，规定其为低强度钢。（2）高强度钢：抗拉强度在270～700MPa的属于高强度钢，包括高强度的IF钢、BH钢、C-Mn钢、HSLA钢以及

4、一部分DP钢和TRIP钢。（3）超高强度钢板：超过700MPa的钢板为超高强度钢板，包括高强度级别的TRIP钢、DP钢以及马氏体钢和新开发的TWIP钢。二，汽车用冷轧钢板的应用一般将汽车零件分为面板、结构件、加强件和底盘。根据各种材料所经受的不同的成形方式，而选用不同类型的材料（见图1）。图1材料类型及对应延伸率、屈服强度1.IF钢板（Interstitial-FreeSteel）低强度软钢和高强IF钢板，特点是延伸和深冲性能好，广泛用于制造汽车面板。IF钢采用低碳或超低碳和Nb、Ti微合金化的成分设计，使钢中的C、N以

5、碳氮化物的型式，而非固溶的形式存在，因而得到了极高的r值（平均r=2.5）和加工硬化系数（n=0.27）。2.BH钢板（烘烤硬化钢）：外板不仅要求有良好的刚性（由杨氏模量、厚度和集合形状等决定），还要求在受到压力或冲击时，具有良好的抗凹陷性。BH钢在成形加工中强度低，材料成形后发生加工硬化，强度得到提高。经过烘烤涂漆，强度进一步提高。3.高强钢板（HSS）结构件和加强件是重要的安全防护件，因此希望它具有高的冲击吸收能力。当然，它必须具有良好的成形性能，特别是鼓胀成形性能，以便冲制成形状复杂的零件。DP钢和TRIP钢等兼有

6、高的强度和良好的延伸（见图2），因而广泛应用于汽车的结构件和加强件，如B柱加强板等。图2  各种钢的一般强效机理4.耐腐蚀涂镀钢板热浸镀的钢板表现出良好的抗腐蚀能力，但是涂漆性能、成形性能和焊接性能不能满足要求。为此，将纯锌层变为一层锌铁金属间化合物。由于镀锌层是由Zn-Fe化合物组成，性质极脆，可能在成形过程中发生粉化，即剥落现象。控制Zn-Fe化合物的组成，可以抑制粉化现象。Zn-Fe化合物可以依据化合物的成分分类为ζ相、δ1相和Г相。通过减少ζ相和减少Г相，使组织非常硬，不容易发生变形。    三，汽车用冷轧钢板的

7、发展趋势1.TWIP钢为解决环保和节能（减轻车重）及安全和舒适（增加车重）的矛盾，需同时提高材料的成形性和强度，实现强度和延展性的平衡。近年开发TWIP钢就是为解决此问题而进行的。所谓TWIP，意即孪晶诱导塑性（TwinningInducedPlasticity）。TWIP钢的塑性变形的主要机制是位错滑移。在变形过程中，非常细的孪晶在晶内发生，孪晶界和晶粒边界均成为位错滑移的壁垒，这会导致非常剧烈的加工硬化，其瞬时硬化率能保持较高的水平（>0.45）。这会抑制细颈的发生，从而导致TWIP钢非常强的加工硬化能力和非常大的延

8、伸率。这种性能即使在高应变速率下仍然保持着，因而在撞击等高应变过程中，可以保证汽车非常高的安全性。这是TWIP钢受到青睐的一个非常重要的原因。2.热冲钢板（热成型）随着强度的提高，钢板成形性能总体上呈下降趋势，形状冻结性变差，成形难度加大。同时材料成形力也增加，造成成形负荷增大，工具、模具的磨损和损坏严重，所以，近年