6-先进高强钢(AHSS)汽车板

不同温度等温30min的显微组织
力学性能（残余奥氏体含量）随等温淬火条件的变化
化学成分：Fe-0.59C-1.61Si-0.56Mn-1.01Cr-0.13V-0.02Al-0.012P-0.011S (wt.%)
不同温度等温淬火后的OM显微组织 力学性能
Rp (MPa) 235℃ 270℃ 1610 1610 Rm (MPa) 1980 1880 A (%) 9.5 10.5 Hardness (HRC) 54 50
780℃
800℃
板条马氏体
820℃
840℃
08Mn2Nb钢不同温度加热淬火的SEM显微组织
11 9
760℃
780℃
800℃
板条马氏体
820℃
840℃
图8 11Mn2Nb钢不同温度加热淬火的SEM显微组织
14
亚温淬火温度对4种钢马氏体百分含量的影响
15
图14 四种钢最大力总伸长率和断后伸长率随亚温淬火温度的变化
超级贝氏体钢
化学成分：C-Si-Mn-Cr-Mo-V
显微组织：贝氏体铁素体+奥氏体薄膜 热处理：等温淬火
性能特点：低屈服点，高抗拉强度，高塑韧性
实验钢的化学成分
C
0.98
Si
1.46
Mn
1.89
Mo
0.26
Cr
1.26
V
0.09
200℃
24h
48h
144h
300℃
4h
8h
12h
等温处理后的显微组织
高Si钢的缺点：延长贝氏体转变动力学，产生表面“红锈” 高Al钢的缺点：降低固溶强化率，升高Ms点至室温以上 以Al代Si的优点：加速贝氏体转变动力学 1.0%Si→1.0%（Al，P）
C-Mn-Al TRIP钢中的残余奥氏体的TEM照片
注：在高Al的TRIP钢中会有部分奥氏体转变为热激活马氏体（孪晶马氏体）
200℃和300℃等温处理后显微组织中的相分数
200℃ for 240 h,
TEM显微组织
300℃ for 8 h.
奥氏体和贝氏体中含碳量
奥氏体 贝氏体铁素体
200℃ for 144 h
300 ℃ for 8 h
1.21%
1.54%
0.13%
0.107%
化学成分（wt.%)
260℃
320℃
380℃
各步处理后的显微组织
热轧和连续退火处理后的力学性能对比
不同强度级别的冷轧DP钢
实验钢的化学成分和轧制条件
BDP-590 3℃/s
BDP-780 8℃/s
BDP-780 15℃/s
连续镀锌模拟处理后各钢种的典型显微组织
BDP-780中的NbC析出相的TEM照片
热处理双相钢棒材的组织与性能
760℃
80
90
100
TWIP（Twin Induced Plastic）钢
化学成分：Fe-Mn-Si-Al 性能特点：高强度，高塑性，抗撞击
合金化设计原则：室温组织为全奥氏体 (Mn>，变形方式为孪 晶（层错能>20mJ/m2，Al提高层错能，抑制γ→ε转变，Si降 低层错能）
变形前
变形后
C
0.52
Mn 29.8 Si Al 2.96 2.73
Comp
0.2C-1.8Si-1.8Mn-0.8Cr钢的力学性能
Temperatu Hardne Rp0.2 Rm re ss MPa MPa HRC ℃ 330 300 270 33 36.5 39.2
Intensity, counts
A %
Z % 65.2 68.4 65.7
AKV Rp0.2/R J m 66 140 125 0.72 0.75 0.74
HSS与AHSS钢种
HSS：
软钢，IF钢，BH钢，HSLA钢
AHSS:
DP钢，TRIP钢，Q&PT钢，TWIP钢，CFB钢
铁素体钢
冷轧深冲钢（后地板，轮罩）
YS：120-160MPa，UTS：270-330MPa，E:≥40%
无间隙原子钢（发动机罩） YS：220-260MPa，UTS：340-400MPa，E:≥33% 烘烤硬化钢（车门） YS：260-300MPa，UTS：370-430MPa，E:≥30% 低合金高强钢（吸能盒，后纵梁） YS：230-360MPa，UTS：390-450MPa，E:≥26%
(a, b) 0.2BAIN 1/500 C; (c, d) 0.2BAIN 1/550 C; (e, f)0.2BAIN 3/500 C; (g, h) 0.2BAIN 3/550 C.
低碳无碳化物贝氏体钢
0.2C-1.8Si-1.8Mn-0.8Cr钢的显微组织
0.2C-1.8Si-1.8Mn-0.8Cr钢的组织构成
400℃配分处理40s的显微组织TEM分析结果（Nb的碳化物析出）
力学性能随配分时间的变化曲线
化学成分：Fe–0.60% C–0.95% Mn–1.96% Si (wt.%)
150℃→250℃
190℃→190℃
190℃→250℃
190℃→400℃
显微组织随处理工艺的变化
残留奥氏体的体积分数随淬火温度和配分（<120s）温度的变化
Rm× A MPa% 22911 20324 19679
803 867 885
1113 20.6 1157 17.6 1193 16.5









40
50
60
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70 2
20
TRIP-(Tansformation induced plastic)钢
化学成分：C-Mn-Si(Al，P) 显微组织：铁素体+无碳化物贝氏体+残余奥氏体 热处理：亚温转变（形成部分铁素体和富碳奥氏体）与中温转 变（形成贝氏体铁素体和富碳奥氏体）
性能特点：高强度、高塑性、高速变形时高吸收能
（变形过程中发生奥氏体向马氏体的转变，延迟颈缩，提高均 匀延伸率）
其中Ci,Cm,Cγ分别代表钢的原始含碳量，马氏体含碳量和奥氏体含碳量
不同含碳量的钢淬火后残余奥氏体体积分数预测
0.17C-1.65Mn-0.38Si-1.11Al-0.08P (wt pct)钢的热处理工艺曲线示意图
Q&P处理后的ＴＥＭ显微组织
力学性能随配分温度和时间变化曲线
Q&T和Q&P在不同温度与时间处理后的应力－应变曲线
不同处理后的力学性能
状态 Q&P
工艺 400℃×180s 450℃×180s 400℃×60s 450℃×60s 400℃×180s 400℃×60s 450℃×60s
强塑积(MPa%) 19269 22085 14929 20695 13116 21411 21770
Q&T TRIP
实验钢的化学成分（wt.%)
不同工艺处理后的XRD分析结果
不同工艺处理后的拉伸试验结果
冷轧C-Si-Al-Mn TRIP 钢
900℃×10m, 410℃×3m
900℃×5m, 410℃×3m 实验钢热处理后的显微组织
TEM分析结果
不同工艺处理后的XRD处理结果
不同工艺处理后的拉伸试验结果
冷轧C-Si-Al(P)-Mn TRIP 钢的合金化设计
第11章 汽车用先进高强钢（AHSS）
汽车板用钢：汽车外板和白车部件 汽车板的发展方向： 提高燃油效率——轻量化 提高安全性——高强、高韧性、抗撞击 与轻合金（Al、Mg合金）和高分子复合材料的竞争日趋激烈 对汽车板提出新的要求： 屈服强度>300MPa，抗拉强度>600MPa，优异的成型性能， 高的加工硬化率
F+M的OM显微组织
马氏体岛及铁素体基体中高密度的位错
屈服强度：500MPa，抗拉强度：860MPa， 延伸率：21%
实验钢的TRIP处理工艺示意图
下贝 氏体
残余
奥氏体
屈服强度：500MPa，抗拉强度：780MPa， 延伸率：25%
DP钢和TRIP钢的静态拉伸性能
DP钢和TRIP钢不同应变速率下的屈服强度
270C
2
54
Tem/℃ 330 300 270
ψγ/% 10.7 9.1 7.3
[C]γ/% 1.57 1.67 1.64
ψγ×[C] γ/% 0.168 0.152 0.119
ψα/% 89.3 90.9 92.7
[C] α/% 0.04 0.05 0.09
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Intensity, Counts
330C





Intensity, counts



300C
330℃ 300℃ 270℃
40 60 2 80 100 120
48 51
TRIP钢的典型光学显微组织
TEM照片显示板条内析出碳化物的标准贝氏体与无碳化物贝氏体的区别
热轧C-Si-Mn TRIP钢
实验钢的化学成分（wt.%） C 0.18 Si 1.9 Mn 1.45 P 0.02 S 0.02 Cu 0.04 Nb 0.003 Al 0.02
实验钢的TMCP工艺示意图
270℃
235℃
Vγ （235℃ ） =18.6% Vγ （270℃ ） =8.8%
等温转变的ＸＲＤ分析结果
Fig. 2. SEM and TEM micrographs of the second set of designed steels after air cooling from different temperatures:
C 0.2 Si 1.5 Mn 1.5 Mo 0.13 P S Nb 0.05 Al N
0.006 0.005
0.044 0.003
920℃,300s
400℃,10,20,40,180s 375℃ 220℃
实验钢的Q&PT热处理工艺曲线示意图
400℃配分处理10s和180s的SEM显微组织
400℃配分处理40s的显微组织TEபைடு நூலகம்分析结果（残留奥氏体）
冷轧DP钢
成分：0.15%C, 0.5%Si,1.8%Mn, 0.5%Cr, 0.04%Al，0.03%Nb 热轧：1200℃1h奥氏体化，6道次热轧， 35mm→3.5mm, 880 ℃终轧， 620 ℃卷取 冷轧：3.5mm→1.0mm,70%变形 连续退火：
连续退火工艺示意图
热轧
冷轧
连续 退火
强塑积 TS×EL
各种TRIP钢在不同退火条件下（含H2与不含H2）的强度与延性指标
DP钢与TRIP钢的对比
实验钢的化学成分
C 0.2 Si 0.5 Mn 1.4 P S Nb Ti Al N 0.014 0.008 0.027 0.01 0.02 0.0047
MX型碳氮化物的析出次序
实验钢的DP处理工艺示意图
(a, b) 0.3BAIN 1/600 C; (c, d) 0.3BAIN 2/500 C; (e, f)0.3BAIN 3/500 C; (g, h) 0.3BAIN 4/500 C.
Fig. 3. SEM and TEM micrographs of the third set of designed steels after air cooling from different temperatures:
作为TRIP钢中的基体和弥散相，铁素体和贝氏体各自的应力—应变曲线不同
铁素体的吕德斯带较宽，贝氏体的吕德斯带非常有限，加工硬化非常明显，屈强比较低
C-Mn-Si-Al和C-Mn-Al TRIP钢在无应变和预应变2%，5%及10%后的静态 应变时效实验结果
（TRIP钢的ＢＨ效应主要应该归因于贝氏体）
TRIP钢和DP钢在各种应变速率下的应力应变曲线
Q&PT（Quenching & Partition-Tempering)钢
化学成分：C-Mn-Si-Nb
显微组织：低碳马氏体+富碳奥氏体
热处理：部分淬火+中温配分+回火 性能特点：高强度，高塑性
Si对碳化物析出动力学曲线的影响
从成分均匀的奥氏体获得铁素体+马氏体+残余奥氏体组织的工艺示意图
三种工艺处理后的SEM显微组织 三种工艺处理后的相组成与力学性能
冷轧C-Si-Mn TRIP钢
实验钢的化学成分（wt.%)
实验钢的相变临界点
冷轧TRIP钢的热处理工艺示意图
冷轧态
800℃×10m, 400℃×3m
800℃×5m, 400℃×3m
实验钢热处理后的显微组织
BF
BF
DF
SAD TEM分析结果
热轧态 1050℃均匀化处理态
两种状态的实验钢变形前后的显微组织
两种状态下的拉伸应力——应变曲线 屈服强度 抗拉强度 延伸率 屈强比
热轧态
均匀化状态
599MPa
350MPa
801MPa
726MPa
33%
56%
0.748