各类新型汽车用钢生产工艺

散距离变得非常大 ，以致在缓慢的冷却情况下都不能
在 铁素 体 中 固溶所 有的 碳 。实 际生产 中 ，在 碳含 量非 常 低的情 况下 （ 质量分数 约为０ １ ． ％），可 以获得很大 ０
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理 代 霉 朋 件
６ ． 金非调质钢 微合
微 合金 非调 质钢 主要 用于 汽 车发 动 机 曲轴 、连 杆
３相变诱导塑性钢 （ Ｒ Ｐ ． Ｔ Ｉ 钢）
Ｔ Ｐ ＲＩ 钢是 近 １ 多 年 才 商 业化 开 发 的 钢 种 ，包括 ０ 热 轧 、冷 轧 、电 镀 和热 镀 锌 产 品 。Ｔ Ｐ 强 度可 达 ＲＩ 钢 １０ＭＰ ，并具 有 良好 的延展性 能 （ 伸率 可４ ％）。 ００ ａ 延 ０ 典型Ｔ Ｉ钢的主要组 织是 多边形铁素体 、贝氏体和残 余 ＲＰ 奥 氏体 ，其 中残余奥 氏体 的含 量约 １％～２ ％，强度 为 ０ ０
Ｍ Ｃ 划
一 机械工业第 四设计研究院／ 岁权 杨
警
各类新 型汽车 用钢 生产 工
汽 车 工业 快速 发 展 ，面临 ห้องสมุดไป่ตู้节 能减 排 要求 日益突
的碳 化物 粒子 间 距 ，以至于 所 有的 渗碳 体都 在退 火过
出。汽车轻量化制造技术要求采用新型高强度钢代替现
有普通 强度钢 ，在不 降低 安全性能的前提 下 ，最大限度
为０ １ ． ％），使得罩式退火生产 的低碳Ｂ 钢 晶粒 发生细 ０ Ｈ 化 ，但塑性各向异性比有所 减小。 通 过应 变 时效 提高 钢 的屈服 强 度 ，最终 表 现为 零 件具有较高 的抗 凹陷性 。主要 用于 制造各类车上 的覆盖
件 ，如发动机罩外板、行李箱外板、侧围外板等。
具有Ｂ Ｈ性 能的 高 强 度 钢板 有 十 分 良好的 冲压 性 能 ，其 强度接近 于优质低碳钢板 。但是 ，在 完成 冲压变 形和 经涂漆与烘干之后 ，其 屈服极限有较大 的提 高 ，这 种性 能对 冲压生 产十分有利 。决 定高 强度钢板 Ｂ 效 果 Ｈ 的 因素很 多 ，其 中主要 有预变形 量 、Ｂ 处 理温 度、保 Ｈ 温 时间 、变形方式 （ 力状态 ）、加载 方向等 ，预变形 应 量对Ｂ 效果影 响最大。在冲压预变 形和Ｂ 处理 后 ，板 Ｈ Ｈ 材 性 能发 生全 面的 变化 ，而 且 出现 明显 的各 向异 性 。
化 晶粒 ，提 高材料韧性 。作为节能 工艺 ，非调 质钢将成
为今 后应用的一个热点 。 用非调 质钢生产 的胀断型连杆将 成为今后连杆 生产 的发 展趋 势 。
残余奥 氏体 转变为马 氏体 ，同时 相变引起的 体积膨胀伴 随着局部加 工硬化指 数增加 ，使 得变形很难 集中在局部
区域 。
６ ０ ０ ＭＰ 。Ｔ Ｐ ０ ～８ ０ ａ ＲＩ钢具 有高延伸率的本质是应变诱发
等 传 动结 构 件 。设计 过 程 中接触 的 主要 是锻 造 类非 调 质钢 ，通过控 制锻造工 艺及随后的冷 却条件达到所 要求
的性能 。这 类钢 的强化 主要是 通过Ｍｎ 的固溶 强化实 现 的 ，同时Ｍｎ 、Ｖ和Ｃ、Ｎ形成化合物复 合析 出 ，可以细 Ｓ
地减轻车辆 自重 。
程 中发生熔解 （ 典型低碳钢 中发现 的广泛分布 的球 与在 形碳 化物 相 反 ） ，而且 在 随后 的冷 却期 间 ，在 铁素 体 晶界上形成 的第 二相 确保 了粗大碳化物 较大的 问距 。为 了达到所需要 的强度水平 ，加入少 量的铌 （ 质量分数 约
新型汽车用钢
１ ． 烘烤硬化钢 （ Ｈ ） Ｂ 钢
２ 多年前，基于简单的低碳钢成分 ，采用具有低温 ０
过时 效功 能的连续 退火 设备 ，开发 出了早期 的Ｂ 钢 。 Ｈ 连续退 火过 程 中，在 高温 下完成 了冷轧后 的再 结晶 ，而 且过时 效环节提供 了一种严格控制 固溶碳 含量的手段 ， 所 以不需要通过 自 时效来获得烘烤硬化性 能 。这些钢 然
最近 的研究表 明，加 入Ｎｂ 以使ＤＰ 的组织得 到 可 钢
管状零件 ，减少制造成本。欧洲生产的新型乘用车用
钢 的７％为先 进高 强度钢板 ，其 中１％是采用 马 氏体 钢 ５ ５
板。
显著 细化 ，而 细 化的 组织 可 以使 铁 素体 形 成的 动 力增
加 ，同时Ｎｂ 成的碳化物还具有强化作 用 ，可以提高抗 形
涂装烘干过程中完成 ，不需要单独加热 ， 可节 约能源 。
２双相钢 （ Ｐ ） ． Ｄ钢
Ｄ 钢具有优良的力学性能和成形性能，成为理想的 Ｐ
汽车用高强度钢板 。 钢板的商业化开发 已近３年 ，包 ＤＰ ０ 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 ％～２％，随着马 氏体 ０
１ ８ ＭＰ 的四个 级别 ，其中Ｔ Ｐ ９ 和Ｔ Ｉ ７０ ０ ａ １ ＲＩ５ ０ Ｒ Ｐ ８ 还能进 行
元素控制）和冶金质量 （ 如钢的洁净度及晶粒度等），
更需严格控 制锻坯 的加 热温度 、终锻温 度等热加 工参数 及随 后的控制冷却 ，以获得要求 的组 织和性 能。
热镀锌 工艺生产 ，而 且成分体 系也逐渐 由高 碳高硅 向适 合焊接 、表面 质量 良好 的低碳低硅系列发展 。 变形 速度的控 制是决定这 类钢性能 的主 要原 因，在 生产过程 中需严格控制 。
需的宽度，而罩式退火生产的Ｂ 钢能够提供较宽的产 Ｈ
品 ，且能够 为钢 铁厂家提供一 条没有连续退火设备 的生
产工艺 路线 。这些 早期 的ＢＨ钢 常在不 需要涂 层或 电镀
艺
锌 （ 或锌合金 ）涂层的条件下应用 。 罩式退 火低碳Ｂ 钢具有一 些与连续退火Ｂ 钢不同 Ｈ Ｈ
的外板 多采用 这一 系列的 电镀 锌Ｂ 钢板 ，屈服 强度级 Ｈ
别主要是 １０ ａ ７ １ＭＰ 。 ８ ＭＰ ￣ ２ ０ ａ 由于ＢＨ钢的 强化 可以 在后续 的涂胶 、包边 成形或
的冶金特性 ：连续退火过程中通过时效容易控制固溶碳
的含量 ；罩式退火过程 中 ，虽然发现 只要碳化 物粒子具 有足够 的间距 ，就能够获 得重要的烘烤硬 化性 能 ，但非 常慢的冷却使得保有一定的 固溶碳非常 困难 。 如果 碳化 物粒 子 被充 分地 隔 开 ， 固溶 碳原 子 的扩
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先进汽车制造技术
１ ． 激光拼焊板 （ ＷＢ）技术及差厚板 （ Ｒ Ｔ Ｔ Ｂ） 技 术
Ｔ 技术就是根据汽车零 件设计的要求 ，将几块不 ｗＢ 同材 质、不同厚度 、不 同涂层的钢 板拼焊成一块 整板 ，
４马 氏体钢 （ ． Ｍ钢 ）
汽 车 用 马 氏体 钢 （ Ｍ钢 ）的 生 产是 通过 高温 的 奥
中转移到残 余奥氏体 中。 目前 ，国内外对Ｑ＆Ｐ Ｔ艺的研究还处于起步 阶段 。 不过 ， Ｑ＆Ｐ 钢具 有优 异的强度和塑性综合性 能 ，作为汽
车结 构用钢 ，可大大减轻车 体重量 ，增 强车体抵抗撞 击 能 力 ，提 高汽车运行安全性 ，具有很好 的发展前景 。
要注意控制材料 回弹量 。
ＤＰ 钢可通过液压成形 工艺进行生产 ，但模具设计 时
到的 力学性能 ： 拉强度８０ ８０ ａ 抗 ０ －１０ＭＰ ，延伸率 １％～ ５
４ ％。Ｑ＆Ｐ 艺作为一种热处理 工艺 ，生产 的组 织具 有 ０ 工
马 氏体和富碳 的亚稳残余奥 氏体 。工艺 包括控制淬火 形
成部 分的马 氏体 ，然后热处 理以使碳从过 饱和的马 氏体
Ｍ钢可通过热压成形工艺进行生 产。
５ ． 高强度和 高塑性马 氏体钢 （ Ｑ＆Ｐ ） 钢
汽车 用Ｑ＆Ｐ 属于 第三 代先进 高 强度 钢 。可以 达 Ｎ
拉 强度３ －５ＭＰ ，并增加材料延 展性 能。 ０ ０ ａ Ｄ 钢一般用于需高强度 、高 的抗碰 撞吸收能且成形 Ｐ 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 ，随着钢种性能和成形 技术的进步 ，Ｄ 钢 Ｐ 也 被用于汽车 的内外板 等零件上 。在 国际钢铁协 会超轻 钢车体——先进车 概念 （ Ｌ Ａ Ｕ Ｓ Ｂ—Ａ Ｃ Ｖ ）项 目中 ，Ｄ Ｐ 钢单车用 量为 １２２ｋ ，约 占整车用 先进高 强度钢板总 ６． ｇ ５ 重量 的７ － ４３ ％。 目前 ，国 内不少钢厂 正在 生产和 开发更 高级别的Ｄ 钢 ，并 不断应用于新型汽车 。 Ｐ
ＢＨ钢 强度级 别可 分为 ｌ ０ ａ １ ＭＰ 、２ ０ ａ ８ ＭＰ 、２ ０ ａ ４ ＭＰ ， ２ ０ ａ ０ ＭＰ 、３ ０ ａ 。 目前 ，国内新一代轿车 ７ ＭＰ 、３０ ａ ４ ＭＰ 等
中固溶碳的控制可简化为铁素体中固溶碳对温度的依赖
性 ， 度越低 ，固溶 碳含量越低 。在铝镇 静钢 中，氮 的 温 时 效被铝氮化物 的析出所抑制 。对于 裸露的车体外板 ， 在 连续退火设备 中加 工的最大卷 宽通常小于汽车客 户所
为 了保证 在大批量 连续生产条件 下非调 质钢 零件性 能 的稳定 ，不仅要求严格控 制钢材化学 成分 （ 残余 包括
ＴＲＩ ￣ 因其具 有高 的抗 冲撞 吸收 能 ，多被 用于生 ＰＮ
产汽车安全零部件 ；由于其成形性较好 ，也用于生产
复杂零件 。目前 ，国９Ｔ Ｉ｛ 的供货级 别覆盖 了５ ０ ［ Ｒ ＰＮ － ９～
钢种 。主 要用于成 形要求不高 的车门防撞杆 等零件代替
Ｂ 钢具 有低 的屈 强 比、高 的加工硬 化指 数 、高的烘 烤 Ｈ
硬化性能，没有屈服延伸和室温时效等特点。热轧ＤＰ 钢
通过控 制冷却得 到铁素体 ＋马氏体组 织 ，冷轧和热镀 锌 Ｄ 钢 通过铁素体和奥 氏体两相 区退火和随后 的快速冷却 Ｐ 得 到铁 素体和马氏体组织 。
新材料新工 艺
含量 的增加 ，强 度线性 增加． ，强度为５ ０ ２ ０ ａ ０ ～１ ０ ＭＰ 。
氏体 组 织快 速淬 火 转 变为板 条 马 氏体组 织 ，可通过 热 轧 、冷 轧连 续退 火 或 成形 后退 火 实现 ，最 高 强度 可达 １０ＭＰ ，是 目前商业化高 强度钢板 中强度级别最高 的 ５０ ａ