汽车用先进高强度钢的开发及应用进展

第19卷第8期2007年8月

钢铁研究学报

Jour nal of Ir on and Steel Research

V ol.19,No.8A ug ust 2007

作者简介:江海涛(1976 ),男,博士后; E mail:nw pujh t@; 修订日期:2007 05 21

汽车用先进高强度钢的开发及应用进展

江海涛, 唐 荻, 米振莉

(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:1001 0963(2007)08 0001 06

Latest Progress in Development and Application of Advanced High Strength Steels for Automobiles

JIANG H ai tao, TANG Di, M I Zhen li

(National Engineer ing Research Center of A dv anced Rolling T echno log y,U niver sity o f Science and T echno lo gy Beijing,Beijing 100083,China)

Abstract:Advanced hig h strength steels (A HSS)ar e ver y attr act ive for the auto motiv e industr y w ith advantag es of lessen w eight,ener gy sav ing,safety and reduced emissio n.Cur rently ,a lar ge percentag e of advanced high streng th steels ar e used in PN GV (Partnership for a N ew G enerat ion of Vehicles)plan and U L SAB A VC (U ltra L ig ht Steel Auto Bo dy A dvanced V ehicle Concept s)plan,etc .T he latest pr og ress in dev elopment and applicatio n of advanced hig h st rength steels for aut omobiles is intro duced.

Key words:automobile steel sheet;adv anced high streng th steel;dev elo pment;application

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(TRIP)和马氏体钢(M ART )等的强度范围为500~1600MPa,均具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的成形性和低的平面各向异性等优点,在汽车上得到了广泛应用,被称为第一代高强度汽车用钢。目前,阿赛洛等钢铁厂家正在积极开展孪晶诱导塑性钢(TWIP)、具有诱导塑性的轻量化钢(L IP)的研

究。室温下,这些钢种的组织为稳定的残余奥氏体。当施加一定的外部载荷后,由于应变诱导出现了机械孪晶,会产生大的无颈缩延伸,因而显示出非常优异的力学性能、高的应变硬化率并具有极高的塑性

(60%~90%)和较高的强度(600~1000M Pa),被称为第二代高强度汽车用钢[2,3]。当前,美国钢铁协会等单位正在积极发展第三代先进高强度汽车用钢(图1)。第三代先进高强度汽车用钢兼有第一代和第二代高强度汽车用钢的微观组织特点,并充分利用晶粒细化、固溶强化、析出强化及位错强化等手段来提高其强度,通过应变诱导塑性、剪切带诱导塑性和孪晶诱导塑性等机制来提高塑性及成形性能。 随着国内汽车工业的发展,对于优质汽车用钢的要求越来越高,需求量也越来越大。上海宝钢集

团公司(简称宝钢)等企业紧跟汽车工业的发展趋势,研究和开发了一系列先进汽车用钢板,并取得了可喜的成绩。表1示出了近年来宝钢先进汽车板的研发与应用情况[4]。为了促进我国汽车用钢的进一步发展,有必要对国内外先进高强度汽车用钢开发及应用的最新进展进行分析研究。

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

Fig 1 Strength ductility regime of conventional and advanced high strength steels

表1 近年来宝钢研发和应用的汽车板

Table1 Main varieties of autom obile sheet steels in Baosteel

品 种级 别

抗拉强度/M Pa

>2503403904404905405906907809801180127013701470冷轧基板与电镀锌板IF(DDQ~S EDDQ) -------------

H SS IF- ----------

BH- -----------

H SLA-- -------

DP--- - -----

TRIP------ ----

M ART--------- -- 热镀锌板与纯镀锌板IF(DDQ~S EDDQ) -------------

H SS IF- ----------

BH- -----------

H SLA-- -------

DP--- - -----

TRIP------ -----

热轧钢板H SLA--- -----

DP------ -----

F+B----- -----

CP-------- ----

M ART--------- --- 注: 商业化; 正在开发; 已开发。

体,而双相钢是在纯净的铁素体晶界或晶内弥散分布着较硬的马氏体相,因此其强度与韧性得到了很好的协调[5,6]。双相钢的强度主要由硬的马氏体相的比例来决定,其变化范围为5%~30%。拉伸力学性能特点是: 应力 应变曲线呈光滑的拱形,无屈服点延伸; 具有高的加工硬化速率,尤其是初始加工硬化速率; 低的屈服强度和高的抗拉强度,成形后构件具有高的压溃抗力、抗撞击吸收能和高的疲劳强度; 大的均匀的伸长率和总伸长率。

双相钢是兼有高强度和良好成形性的理想汽车用钢板,在PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles)项目中,DP钢用量为162 25kg,占车体总质量的74 3%[3]。DP600、DP780和DP1000钢种适合于生产汽车的结构件和安全部件,如纵梁、横梁和强化件。DP450和DP500钢种可用于外露件,且比标准钢种的抗凹陷能力高20%,具有15%的减重潜力。目前,阿赛洛能够提供DP580、DP750等级别的热轧双相钢板,DP450、DP500、DP600、DP780和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490~1270MPa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,DP590、

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