汽车用第3代先进高强度钢的研发进展

第三代高强度汽车钢的性能分析与运用

2018年第1期时代农机TIMES AGRICULTURAL MACHINERY第45卷第1期Vol.45No.12018年1月Jan.2018作者简介：胡新平（1986-），男，江西上饶人，大学本科，助理实验师，主要研究方向：汽车制造与装配。

第三代高强度汽车钢的性能分析与运用胡新平，罗琴琴(,342515)摘要：文章以第三代高强度汽车钢的性能分析与运用为研究对象，首先对第三代高强度钢进行了简要的分析与概述，并对其进行了相应分类，随后研究分析了第三代汽车用钢性能及运用评价以供参考。

关键词：第三代高强度钢；性能分析；运用1第三代高强度钢概述及分类在汽车的用钢领域内，钢产品最重要的指标是强度，一般情况下，对于钢抗拉强度大于340Mpa 级别的钢，我们称之为高强钢。

对于钢抗拉强度大于780Mpa 级别的钢，我们称之为超高强钢。

对于钢板来说，材料强度与钢板的成形性能呈反比关系，即钢板材料强度越高，而相应钢板成形性能就会下降，造成很大的冲压困难，因此对于汽车厂对材料提出的高要求也无法得到相应满足。

基于此，相关钢铁研发人员在材料中引入FCC （奥氏体）相，由于奥氏体本身具有很强的相变强化作用，因此在已有先进钢基础之上得以进一步实现先进高强钢性能提升，当前已研制出了全奥氏体组织第二代先进汽车用钢与部分奥氏体组织第三代先进高强汽车用钢。

其中第三代汽车用钢是以贝氏体或马氏体为基本，然后配合适当的残余奥氏体，从而其延伸率与抗拉强度的乘积达到了20至40GPa%，处于第一代与第三代钢的蓝海区域，已是当下研发汽车用钢的热点。

当前第三代高强钢主要分为三种，一种是Q&P 淬火与碳分配分退火工艺低合金钢，最早由美国科罗拉矿业学院J G Speer 教授提出，该类型钢已能达到量产水平。

一种是粉末冶金工艺生产的第三代汽车钢，由美国纳米钢公司提出，但由于该类型刚制作成本太高，因此不利于全面推广。

最后一种是由TRIP 钢工艺结合奥氏体逆转变ART 工艺研发出的0.1%C-5%Mn 的中锰高强钢，生产成本低且易于生产，当前已完成实验室研究与相关应用验证。

第三代高强度汽车钢的性能与应用

第三代高强度汽车钢的性能与应用近年来，随着汽车业发展的不断加快，广大汽车制造商亟欲寻求一种高强度汽车钢来提高汽车的质量，确保汽车的安全性能。

因此，伴随着汽车制造商的普遍追求，第三代高强度汽车钢的出现显得格外重要。

第三代高强度汽车钢的特征是钢的结构更加致密，高强度汽车钢的抗拉强度可达到800MPa以上，抗压强度可达到400MPa以上，有较强的抗冲击性能，抗拉和抗压比一般钢高出30%到50%。

同时，第三代高强度汽车钢具有厚度较薄、弯曲性能良好等优势。

它还具有抗锈蚀性能、氧化性能、高温强度性能等优点，广泛适用于高压气罐、发动机支架、悬挂、车身等车辆部件中。

第三代高强度汽车钢在汽车工业中的应用也正在不断发展。

目前，该钢材在汽车车架和高压气罐、发动机支架等件结构件的应用越来越多，有利于提高汽车的耐久性能和安全性。

中，在汽车钢材结构件中应用第三代高强度汽车钢应用最为广泛。

高强度汽车钢比一般钢具有更高的强度，有助于减少车身的厚度，把材料重量减轻到最小，有利于提高汽车的性能，提高燃油经济性，并具有很高的安全性能。

另外，应用高强度汽车钢可以减少车身材料的使用，有利于减少环境污染，保护自然环境和地球家园。

综上所述，第三代高强度汽车钢具有结构致密、抗拉强度高、抗冲击性好、厚度较薄、弯曲性能优良等优势，广泛应用于汽车车架和高压气罐、发动机支架等件结构件中，可以有效提高汽车的安全性能和经济性能，同时减少车身材料的使用，减少环境污染，保护自然环境和地球家园。

第三代高强度汽车钢的应用前景广阔，由于汽车业的发展不断加快，今后将会有更多的车辆采用第三代高强度汽车钢作为结构件，以满足汽车制造商对高强度钢的需求。

此外，第三代高强度汽车钢的开发和研究也将不断深入，以提高它的高强度和轻量化的特点，满足汽车工业的高标准要求。

第三代高强度汽车钢无论是在汽车工业中的应用，还是在研发和制造中的研究都将会发挥着重要作用，是汽车制造商及消费者提高汽车安全性能和经济性能的重要选择。

第三代汽车钢技术研发进展.pdf

第三代汽车钢的组织演变
(a)1m-4.5
(b) 5m-8.4
(c)30-18.3
(d)1h-22.5
(e) 6h-30.9
(f) 12h-33.7
Microstructural evolution as a function of ART-annealing time
C, wt%
Rm MPa Rm×A GPa%
汽车薄板钢发展
力学性能及成分优点（解决问题）缺点（未解决问题）
第一代钢
Rm=200-
1600MPa Rm×A=1020GPa% (TRIP:15-25性能好
强塑积低（15GPa%）高强度成形难(工艺补充)，碰撞吸能差
合金总量≤3wt%
第二代钢
Rm=7001200MPa Rm×A=4565GPa% 合金总量≈30wt%
E
碳
锰
1200
1000
800
600 400
200 0 0.0
@650OCx6h 0.003 0.05 0.1 0.14 0.2 0.26 0.4
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Engineering strain
1500 (d)
1000
500
0 0.0
0.2C Austenisation
7Mn 5Mn
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 e , Engineering strain
E
力学性能的影响因素
, Engineering stress,MPa E
, Engineering tensile stress (MPa) E
亚稳奥氏体
试验温度
1000 800 600 400 200 0 0.0

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

高强高塑第三代汽车钢的研发

高强高塑第三代汽车钢的研发1董瀚，王存宇，时捷，曹文全（钢铁研究总院，北京 100081）摘要：本文首先简要介绍了先进高强钢的发展状况和高强高塑第三代汽车钢的研发情况。

在此基础上，本文重点介绍了钢研总院及其合作单位在第三代汽车钢领域的基础研究、工业试制、零件冲压情况。

所研发的第三代汽车钢具有优异的力学性能和较低成本，试验钢的抗拉强度在700-1600MPa范围内，强塑积可达30-50GPa%；太钢的工业试制获得了第三代汽车钢热轧钢板与冷轧钢板，其抗拉强度为700-900MPa，强塑积不小于30GPa%。

研究认为，第三代汽车钢的高强度与高塑性主要归因于超细双相组织与大量奥氏体的相变诱发塑性作用。

本文还简要介绍了第三代汽车钢在一汽与湖南大学的应用情况。

最后对第三代汽车钢的未来发展潜力进行了探讨。

关键词：第三代汽车钢，高强高塑，超细双相组织，相变诱发塑性Abstract: At first, R&D of the third generation automobile sheet steel (TG steel) with high strength and high ductility are briefly introduced. And then, the basic research, industry trial, and stamping of the TG steel are presented in details. It is shown that excellent mechanical properties of the steels prepared in laboratory scale at CISRI are of 700-1600MPa for tensile strength and of 30-50% for the product of tensile strength (Rm×A) to total elongation. The mechanical properties of steel sheets produced in the industry trials are of 700-900MPa for tensile strength and no less than 30GPa% for Rm×A. This combination of high strength and high ductility is believed to be attributed to the ultrafine duplex structure and the role of the phase transformation induced plasticity (TRIP effect). The stamping trials of TG steel sheets in First Automobile Works and in Hunan University are introduced in brief. At last, the potentials of the TG steel are discussed.Key words: Third generation automobile steel, strength and ductility, ultrafine duplex microstructure，TRIP effect 0.前言首先，钢材是构成汽车的主要材料，其高强化成为汽车轻量化的首要目标，通过轻量化达到汽车的节能减排势在必行；第二，汽车碰撞安全性法规也促进汽车使用更高强度和更高塑性的钢材。

[强度,汽车]高强度汽车用钢发展与第3代汽车高强度钢的探究

高强度汽车用钢发展与第3 代汽车高强度钢的探究1 引言近年来世界汽车保有量与日俱增，以越来越大的影响力改变着人们的工作与生活，但同时随之而来的能源短缺、环境污染等一系列问题也日益突出。

轻型、节能、环保、安全舒适、低成本等成为各汽车制造厂商追求的目标，而节能减排已成为世界汽车工业界亟待解决的问题。

国内外汽车厂家采取一系列措施，其中最有效的措施之一是减轻汽车自身质量，即汽车轻量化。

有资料表明，厚度为1.0～1.2 mm 车身用高强度钢板减薄至0.7～0.8 mm，车身质量可减轻15%～20%，可节油8%～15%。

因此，提高钢材的强度，减薄钢板的厚度成为汽车轻量化的合理途径和不可阻挡的应用趋势。

普通大众消费的乘用车高强度钢的应用呈现出飞跃发展态势，即从30% 增至60% ，先进高强钢和超高强钢每5 年约提高5%，相比之下铝合金在车身中应用比例远小于高强度钢板。

相关专业人士对2015 年车身用钢情况进行了预测，各种钢的用钢比例如图1所示。

2 高强度汽车用钢的发展汽车用高强度钢板的开发由于车身轻量化要求而得到快速推进。

20 世纪70 年代相继开发出固溶强化钢、析出强化钢、复合组织强化钢(DP钢、CP 钢)等钢种。

这些钢种的开发多以提高强度为主，对材料的成形性及相关冲压技术的研究较少，所以其用途受到限制。

从80 年代后期开始，美国率先推出CAEE 规定，对汽车的轻量化要求进一步提高，为此开发出以组织调控为特点的高强度钢板，并使之实用化，主要产品有：固溶强化型极低碳IF 深冲用钢板(拉伸强度TS=340～440 MPa)、烘烤硬化型(BH)深冲用钢板、残余奥氏体组织TRIP 型高延展性钢板(拉伸强度TS=590～980 MPa)等[2]。

这些钢板不仅强度高，而且大幅改善了加工性能。

与此同时，对于高强度钢板在车身方面的研究也越来越广泛。

1994年，由美国钢铁协会呼吁，国际钢铁协会成立了由18 个国家35 家钢铁公司组成的ULSAB(Ultra Light Steel Auto Body)项目组，目的是采用当时最先进的技术，在不增加成本并维持车身功能与抗冲击安全性的同时减轻车身质量。

第三代先进高强钢的研发进展

第三代先进高强钢的研发进展张志勤黄维高真凤(鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山 114009)摘要：介绍了先进高强钢的发展现状和第三代先进高强钢的设计构想，并从七个方面阐述了第三代先进高强钢的研究进展，即DP钢、改进型TRIP钢、超细晶贝氏体钢、淬火-碳分配钢、快速加热和冷却工艺、高锰TRIP钢和低锰TWIP/TRIP钢。

关键词：第三代先进高强钢研发进展Research Developmentfor Third-Generation Advanced High-Strength SteelZhang Zhiqin Huang Wei Gao Zhenfeng(Technology Center of Angang Steel Co., Ltd., Anshan City Liao Ning Province, 114009)Abstract: In this paper, the development of advanced high-strength steel and the design ideas of the third-generation advanced high-strength steel are introduced, the development status of the third-generation advanced high-strength steel in seven directions are discussed, such as DP, modified TRIP, ultrafine grain bainite ,Quenching & Partitioning, Rapid heating and cooling, high Mn TRIP and low MN TWIP/TRIP steels.Key Word: Third-Generation Advanced High-Strength Steel; Research；Development.1前言近几十年来，为满足汽车工业更安全、更轻量化、更环保以及更经济油耗的需求，先进高强钢（AHSS）一直是材料研发工作的重点。

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。

第三代汽车用钢中锰钢的开发

700
γ+α
700
600
600
500
500
400
400
300
α+θ α+γ+θ
300
200
200
100
100
0
0
0 2 4 6 8 10
Mn, mass-%
γ γ+α
α+γ+θ
α+θ
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 C, mass-%
图 4 第一类和第二类中锰钢热处理工艺原理
C in austenite, wt% Mn in austenite, wt%
1400 1200 1000 800
700°C 680°C 660°C 640°C
600
400
200
0 0
0.2µm
5
10
15
20
25
Engineering strain, %
图 8 中锰钢（Fe-0.05%C-6%Mn-1.4%Si）退火温度和应力曲
线。微观组织照片。
第一类中锰钢（Medium）的力学行为和微观组织如图 8 所示。实验结果表明：尽管经过 640 退火，钢板的强塑积接近 20000MPa%，但是由于大部分的变形量是由于局部变形导致的，这种变形行为限制了其实际应用。
0.0
0.5
1.0 0.0
0.5
1.0 0.0
0.5
1.0
Carbon content, mass-%
(a)
(b)
(c)
图 1 第一类和第二类中锰钢的相图
δ α+γ
δ α+γ
δ α+γ

第三代先进高强钢的开发思路

记录准确，各种类报表的制作使用方便，ＨＯＬ —
ＬｉＡＳＭＡＣＳＶ系统与厂级第三方系统的通讯顺
畅稳定。（周水箭何忠明）
（３）汽轮机紧急跳闸系统（ＥＴＳ）：实现转速、
第三代先进高强钢的开发思路
趋势记录打印和丰富的声光报警等，完全可以满足机组的正常运行。
ＭＡＣＳＶ系统的软件主要包括：组态软件、操作员站软件、服务器软件、现场控制器软件、ＯＰＣ工具包。主要功能如下：（１）数据采集（ＤＡＳ）：实现对温度、压力、流量、水位等模拟量进行采集并转换显示；
面起到更重要的作用。（摘自冶金信息网）
新研究结果表明，加入铝可降低脆化敏感性，但具体的作用机理尚在研究中。南于第一代和第二代先进高强钢在性能上存在缺失，因此，目前正在研究如何通过改进处理工艺或采用新型
处理工艺来弥补性能上的不足，同时，应特别注意这些
开发先进高强钢的主要目的是为了满足汽车工业的工艺的工业可行性及经济性。现在正在寻求一些解决疗法，具体包括：通过处理提高双相钢性能；改进传统的ＴＲＩＰ钢处理方法；开发具有超细贝氏体显微组织的高强
减轻车身质量来降低油耗，同时提高车内乘客的人身安
第二代先进高强钢机械性能优异，但因奥氏体钢的合金含量高，使得成本大大增加。此外，这些合金的加

轿车车身高强度钢应用进展

ＵＳＢ研究项目始于１９ＬＡ９４年美国钢铁协会的
倡仪，由世界钢铁协会成立了由１国家３８个５家钢
铁公司参加 “ 轻钢制车身 ” ＵＳＢ）目组，过超（ＬＡ项通以车身轻量化为目标，身至少减重２％以上，车５而且不再需要增加补强部件，以大幅减少制造成本，可因此会给汽车制造业带来革命性的改变。
从图２可以看出，与传统钢制车身相比，采用新
型钢制车身可以降低成本和进一步减重；用液压采
前宝马３系列车身增加了１ｇ２ｋ。而对于采用多相
钢达到总重量２％的新３系列，身质量减少到６车
成形等新技术的钢铁材料，也可以达到降低成本和进一步减重的效果；用铝制车身，采虽然减重效果很好，但其成本代价太高Ｊ。
之后开展的ＵＳＢＡＣ项目ＬＡ。Ｖ
高了。为了达到这一要求，改了设计，修增加了２％的高强度钢（４没有采用多相钢）的用量，而导从
致车身质量达到２６ｋ，９ｇ较单独满足尺寸要求的以
ｍｉｉｍ— ｇｅｉｍｌｙｔｅｒａｅｔｅｂｄｓｙ４％．Ｔｅｆｔｒｅｉｎｉｅｏｔｅａｏｙｉｔｅｇａｏｄ — ｎｕｍａｎｓｕａｌｏｄｃｅｓｈｏｙｍａｓｂ０ｏｈｕｕｅｄｓｇｄａｆｒｓｅｌｃｒｂｄｓｈｏｌｅｔｃｅｓｈｏｙｍａｓｂ５ｉｈａｆｅｅｏｍｅｔｏｉｅｅａｉｎｈｇｔｅｇｈｓｅｓｅｂｄａｓｍａｕａ－ｒａｅｔｅｂｄｓｙ３％ｎｔｅｗｙｏｖｌｐｎｆｔｒｇｎｒｔｉｈｓｎｔｌ，ｎｗｏｙｐｒｎｆｃｄｈｄｏｒｔｅｔｔｒｇｐｏｅｓａｄｆｒｎｅｉｎｈｈｒｃｅｉｔｓｏｉｈｓｒｎｔｔｅｓｔｅｂｄｓｅｕｔｎｓｌｔｎｓｈｍｅａｄｕｉｒｃｓｎｏｍｉｇｄｓｇ．Ｔｅｃａａｔｒｉｆｇｔｅｇｈｓｅｌ，ｈｏｙｍａｓｒｄｃｉｏｕｉｃｅｎｎｓｃｈｏｏｓｌｃｉｎｏｔｒｌｅｅｔｆｍａｅｉｓ，ａｄｔｅｇａｅ，ｃｅｃｌｃｍｐｓｔｎ，ｐｏｅｔｓｐｌａｉｎｐｏｒｓｎｏｅａｔｏｉｈｓｒｎｈｏａｎｈｒｄｓｈｍｉａｏｏｉｏｉｒｐｒｅ，ａｐｉｔｒｇｅｓａｄｆｒｃｓｆｈｇｔｅｇｉｃｏｔｓｅｓａｅｐｅｅｔｄｉｈｓｐｐｒｔｌｒｒｓｎｅｎｔｉａｅ．ｅＭａｅｉｌＩｄｘＨｉｈＳｒｎｔｔｅ，ＣｒＢｄ，ＰｏｅｓｏｐｉａｉｎｔｒａｎｅｇｔｅｇｈＳｅｌａｏｙｒｇｓｆＡｐｌｔｒｃｏ

汽车用第3代先进高强度钢的研发进展_张志勤

· 。
从图
可见川 , 在第代
代和第
代
钢之
长众挂橄牌出礴
奥氏体稳定性条件
间的区域 , 即第
钢区域 , 现有的研究主要
是通过改进或创新的工艺路线来致力于填补这些空白区域 , 并特别关注于工业化生产可行性和成本因素。其研发策略主要有研发性能良好的钢改
图
传统钢与
钢的抗拉强度与总伸长率之间的关系图
模拟工作的第
氏体发生相变。考虑定性条件图
步是在应变状态下的亚稳态奥
到个假定的奥氏体稳
合 , 其残余奥氏体由于应变诱导而转变成马氏体 , 导致应变硬化更大。而第一代钢 ,如、一、孪晶诱发塑性钢
一
抗拉强度
注 , 传统钢一铁家体一贝氏体钢 , 相变诱发塑性钢双钢相复相钢洲一马氏体钢一轻化诱发塑性钢浅一高锰孪晶诱发塑性钢孪晶诱发塑性钥一时热成形钢热处理厂
一二热成形钢
序号
组织
极限抗拉强度
均匀的真应变
铁素体奥氏体马氏体
代
钢已成为世界各国研发
个方面 , 对这些方案和研究
目标区域内。此外 , 通过合金化对粒细化 , 己获得了标准强度达
的钢。其它的在一况下是在
的热点 , 本文将在以下
钢开发包括改进热处理 , 即 ℃ 。当降低

第三代先进高强钢的技术路线综述

第三代先进高强钢的技术路线综述1 前言在过去的几十年里，人们为开发先进高强钢做了大量的研究工作。

当时研究的主要目的是为了满足汽车工业的需要，希望通过减轻车身重量来降低油耗，同时提高车内乘客的人身安全。

随着监管日趋严厉，人们对汽车的抗冲撞能力和省油的期望也越来越高，先进高强钢已广泛应用于汽车车身结构。

预计到2015年，先进高强钢在轻型车的车身盖上的重量百分比将提高到35%，而低碳钢的重量百分比将从2007年的55%降至29%。

许多国内外的汽车制造商正在将高强钢的广泛应用列为汽车发展战略的一部分。

2 现代的先进高强钢钢种目前正在应用和研发的先进高强钢有∶第一代先进高强钢一一双相(DP)钢多相(CP)钢和相变诱导塑性(TRIP)钢，以及第二代先进高强钢一一奥氏体孪晶诱导塑性(TWIP)钢、诱导塑性轻钢(L-IP)和剪切带强化(SIP)钢。

这里没有考虑冲压硬化钢。

图1(略)概括了先进高强钢与传统高强钢相比具有代表性的性能。

第一代先进高强钢合金含量低，主要是以铁素体为主的多相显微组织。

双相钢是目前使用最多的一种先进高强钢，除了强度高、成型性好外，还具有易于焊接加工的优点。

TRIP钢兼具良好的强度和延伸性能，其残余奥氏体相通过应变诱导相变转化成马氏体相，从而提高了应变硬化指数。

第二代先进高强钢机械性能优异，但因奥氏体钢的合金含量高，使得成本大大增加。

此外，这些合金的加工难度非常大，而且TRIP钢还易于产生延迟裂纹。

最新研究结果表明，加入铝可降低脆化敏感性，但具体的作用机理还在研究之中。

从图1(略) 可清楚地看出，第一代和第二代先进高强钢在性能上存在着缺点。

因此，目前正在研究如何通过改进处理工艺或采用新型处理工艺来弥补不足，同时应特别注意这些工艺的工业可行性及经济性。

现在正在寻求一些解决办法，具体包括∶*通过处理提高双相钢的性能；* 改进传统的TRIP钢的处理方法；*开发具有超细贝氏体显微组织的高强钢；*采用新型处理工艺，包括淬火分配(Q&P) 以及超快速加热和冷却；*开发高锰TRIP钢。

汽车用第三代先进高强钢QP980冲压回弹性能研究

目标。掌握０Ｐ高强钢的成形性能和回弹性能，是开
展０Ｐ钢；中压成形应用的前提和基础。
本文选取宝钢第三代高强钢的代表产品实验测试ＱＰ９８０，选择具有典型断面特征的前纵梁延伸板零实验零件选取
件作为实验对象，采用数值模拟和实验相结合的方
为了更好为汽车轻量化提供优质产品，第三代先进高强板开始研发，宝钢２０１３年在国际上率先开
２０．００Ｏ４０．Ｏ００６０．Ｏ００＝ＴＳｘＥＩ
７。
６。
＾
５０
璧。
３。
２。
ｌ。
０
抗拉强度（ＭＰａ）
发并量产了第三代超高强钢ＯＰ钢，即淬火延性钢，
车身高强轻量化的合理选材提供借鉴。
好，但是这个零件成型深度比较深，零件的侧壁回弹
０Ｐ９８０１￣９化学成分如表１所示。
量比较大。
图２实验零件
—
纵粱延伸坂
ｆｂ）前舱总成
图３前纵梁延伸板零件整形模具
表２ＣＡＥ回弹分析与实物回弹量的＿ｘｊ比结果
ｆ【ｆ
～＼
ｌｍｍｊ珀ｄ３Ｉ
ｋ＼蛳匣
７．６
一
８７’
●～
（釉）断面位置
Ｒ９．
Ｒｅ
．
６４ｍｍＪｓｅｃｔｉｏｎ－２１
”
特意
始１莓丽琏
工艺在模具设计方面，采用氮气缸提供稳定的压

汽车用先进高强钢本构模型与韧性断裂模型研究进展

第16卷第1期精密成形工程2024年1月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING77汽车用先进高强钢本构模型与韧性断裂模型研究进展巢成新1，于强1,2*，李秋1（1.天津职业技术师范大学机械工程学院，天津 300222；2.西安交通大学机械工程学院机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049）摘要：轻量化是当前汽车行业全产业链共同面对的课题，提高先进高强钢使用比例是实现汽车轻量化的有效手段。

对先进高强钢本构模型与韧性断裂模型的充分研究有助于提高先进高强钢开裂分析和预测的准确性，从而推动先进高强钢工程的应用进程。

目前，在先进高强钢的研究过程中，学者们通常通过多种应变强化模型的线性组合，或结合微观结构与宏观力学行为进行多尺度分析来建立本构模型；通过多种应力状态下的准静态拉伸实验以及使用仿真与实验混合的方法来标定韧性断裂模型的参数。

以第三代先进高强钢中的淬火配分（QP）钢为重点讨论对象，介绍了制备工艺与材料特性及其相关研究进展，并介绍了QP钢本构模型的研究现状、新近发展的非耦合韧性断裂模型以及考虑了应力三轴度和罗德角参数影响的韧性断裂模型在先进高强钢上的应用现状，最后指出了先进高强钢本构模型和韧性断裂模型未来的研究方向。

关键词：轻量化；先进高强钢；冲压成形；本构模型；韧性断裂模型DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2024.01.009中图分类号：O346.1；TG142.1 文献标志码：A 文章编号：1674-6457(2024)01-0077-10Research Progress on Constitutive Model and Ductile Fracture Model ofAdvanced High Strength Steel for Automotive ApplicationsCHAO Chengxin1, YU Qiang1,2*, LI Qiu1(1. College of Mechanical Engineering, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China;2. State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, School of Mechanical Engineering,Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)ABSTRACT: Lightweight is a common topic in the whole industry chain of automobile industry. Increasing the proportion of high strength steel and reducing the amount of steel are effective means to achieve lightweight of automobiles. Sufficient re-search on the constitutive model and the ductile fracture model of advanced high strength steel can help improve the accuracy of crack analysis and prediction of advanced high strength steel, thereby promoting the engineering application process of ad-vanced high strength steel. In the prevent research of advanced high strength steel, scholars usually use a linear combination of multiple strain strengthening models to construct constitutive models, or conduct multi-scale analysis combining microstructure收稿日期：2023-07-08Received：2023-07-08基金项目：天津市科技计划（18JCTPJC64500）Fund：The Science and Technology Plan Project of Tianjin (18JCTPJC64500)引文格式：巢成新, 于强, 李秋. 汽车用先进高强钢本构模型与韧性断裂模型研究进展[J]. 精密成形工程, 2024, 16(1): 77-86. CHAO Chengxin, YU Qiang, LI Qiu. Research Progress on Constitutive Model and Ductile Fracture Model of Advanced High Strength Steel for Automotive Applications[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(1): 77-86.*通信作者（Corresponding author）78精密成形工程 2024年1月and macroscopic mechanical behavior to establish constitutive models. The work aims to calibrate the parameters of ductile fracture models through quasi-static tensile experiments under various stress states, using a mixture of simulation and experi-mental methods. With quenching partitioning steel (QP) steel in the third generation of advanced high-strength steel as the main object, the preparation process, material properties, and related research progress were introduced. And the research status of constitutive models for QP steel was introduced. The newly developed non-coupled ductile fracture model was also introduced, along with the application status of the ductile fracture model considering the influence of stress triaxiality and Lode angle pa-rameters on advanced high strength steel. Finally, the future development directions of constitutive models and ductile fracture models were pointed out.KEY WORDS: lightweight; advanced high strength steel; stamping forming; constitutive model; ductile fracture model汽车轻量化不仅能降低汽车油耗、实现节能减排，还有助于提升车辆的可回收性和驾驶性能，是汽车制造业的重要发展方向[1]。

汽车先进高强钢的应用与前景（精选5篇）

汽车先进高强钢的应用与前景（精选5篇）第一篇：汽车先进高强钢的应用与前景先进高强钢吴文亚材料************先进高强钢的定义：先进高强度钢，也称为高级高强度钢，其英文缩写为AHSS （Advanced High Strength Steel）。

国际钢铁协会(IISI)先进高强钢应用指南第三版中将高强钢分为传统高强钢(Conventional HSS)和先进高强钢(AHSS)。

传统高强钢主要包括碳锰(C-Mn)钢、烘烤硬化(BH)钢、高强度无间隙原子(HSS-IF)钢和高强度低合金(HSLA)钢；AHSS 主要包括双相(DP)钢、相变诱导塑性(TRIP)钢、马氏体(M)钢、复相(CP)钢、热成形(HF)钢和孪晶诱导塑性(TWIP)钢；AHSS的强度在500MPa到1500MPa之间，具有很好吸能性，在汽车轻量化和提高安全性方面起着非常重要的作用，已经广泛应用于汽车工业，主要应用于汽车结构件、安全件和加强件如A/B/C柱、车门槛、前后保险杠、车门防撞梁、横梁、纵梁、座椅滑轨等零件； DP钢最早于1983年由瑞典SSAB钢板有限公司实现量产。

先进高强钢的分类：双相钢：双相钢组成是铁素体基体包含一个坚硬的第二相马氏体。

通常强度随着第二相的体积分数的增加而增加。

在某些情况下，热轧钢需要在边缘提高抗拉强度（典型的措施是通过空穴的扩张能力），这样热轧钢便需要具有了大量的重要的贝氏体结构。

在双相钢中，在实际冷却速度中形成的马氏体中的碳式钢的淬硬性增加。

锰、铬、钼、钒、和镍元素单独添加或联合添加也能增加钢的淬硬性。

碳、硅和磷也加强了作为铁素体溶质的马氏体的强度。

高强度及高延性钢（TRIP）：高强度及高延性钢的微观组织是在铁素体基体中还保留着残余奥氏体组织。

除了体积分数最少为5%的残余奥氏体外，还存在着不同数额的马氏体和贝氏体等坚硬组织。

多相钢：具有代表性的多相钢需要很高的抗拉强度极限才能转变成钢。

多相钢的组成是有细小的铁素体组织和体积分数较高的坚硬的相，并且细小的沉淀使其强度进一步加强。

中国钢研第三代汽车钢技术资料

第三代汽车钢技术一、中国钢研简介中国钢研科技集团有限公司（以下简称中国钢研）隶属于国务院国资委，2006年12月由原钢铁研究总院和冶金自动化研究设计院合并组建而成，2009年中国钢研被国务院国资委列入董事会试点企业。

中国钢研拥有安泰科技、金自天正、钢研高纳三家上市公司，2010年资产总额130亿元，销售收入74亿元。

多年来，中国钢研致力于冶金新材料和行业共性关键技术研发，是我国冶金行业最大的综合性研究开发机构。

中国钢研承担了我国冶金行业85%以上国防军工新材料和50%以上行业共性关键技术研究开发任务，在合金钢、高温合金、金属功能材料、难熔合金、粉末冶金材料等领域，先后研制出近千种高技术关键新材料，为航空、航天、兵器、船舶、核能、电子等重点工程型号配套做出了重要贡献，曾多次受到党中央、国务院和中央军委的表彰嘉奖；在炼铁、炼钢、连铸、轧钢及深加工以及自动控制与传动等领域为钢铁工业技术进步做出了重要贡献。

中国钢研是国家首批103家创新型企业试点单位之一，是中关村科技园首批100家创新型企业之一和国家海外高层人才创新创业基地，也是我国金属新材料研发基地、冶金行业重大关键与共性技术的创新基地、国家冶金分析测试技术的权威机构。

现有14个国家级中心、国家重点实验室和国家工程实验室，包括先进钢铁材料技术国家工程研究中心、连铸技术国家工程研究中心、国家非晶微晶合金工程技术研究中心、国家冶金自动化工程技术研究中心、先进钢铁流程及材料国家重点实验室、混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室、先进金属涂度国家工程实验室、钢铁制造流程优化国家工程实验室、国家钢铁材料分析测试中心等。

中国钢研坚持“以科技为先导、以产业为支柱、以创新为灵魂、以人才为根本”发展方针，致力于构建由“战略科学家、领域权威和学科带头人”组成的高层次人才梯队。

目前，有两院院士7人，国家级有突出贡献中青年专家23人，享受政府特殊津贴专家367人，新世纪百千万人才工程国家级人选4人，博士生导师48人，硕士生导师106人。