汽車用鋼發(fā)展趨勢：

    隨著社會對汽車“環(huán)保、安全和低價(jià)格”要求的提高，作為制造汽車主要原材料的鋼鐵，其最主要的發(fā)展趨勢之一是研發(fā)高強(qiáng)度鋼（HSS），目的是通過提高強(qiáng)度減薄鋼板的厚度來實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)汽車的“節(jié)能減排”。

    高強(qiáng)度鋼定義：

    在汽車用鋼領(lǐng)域內(nèi)，強(qiáng)度是產(chǎn)品最重要的性能指標(biāo)。一般將抗拉強(qiáng)度不小于340MPa級別的鋼稱為高強(qiáng)鋼，抗拉強(qiáng)度不小于780MPa級別的鋼稱為超高強(qiáng)鋼。下圖1是根據(jù)冶金機(jī)理劃分的不同強(qiáng)化機(jī)理的各種高強(qiáng)鋼的抗拉強(qiáng)度和延伸率的關(guān)系。

圖1：各種高強(qiáng)度鋼的抗拉強(qiáng)度和延伸率的關(guān)系

    先進(jìn)高強(qiáng)度鋼定義：

    高強(qiáng)鋼分為傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼和先進(jìn)高強(qiáng)鋼。傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼以鐵素體為主要微觀組織，主要通過析出和固溶等強(qiáng)化手段，強(qiáng)度一般在級別600MPa以下。在傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼基礎(chǔ)上，引入馬氏體、貝氏體等高強(qiáng)度相結(jié)構(gòu)，借助這些高強(qiáng)相的強(qiáng)化作用，在不對成分體系作顯著改變的前提下，大幅度提高材料的性能。這類以相變強(qiáng)化為主要強(qiáng)化機(jī)制的高強(qiáng)鋼被稱為先進(jìn)高強(qiáng)鋼（AHSS），強(qiáng)度級別可覆蓋450MPa～1700MPa的范圍。

    先進(jìn)高強(qiáng)度鋼發(fā)展趨勢：

    隨著材料強(qiáng)度的提高，鋼板的成形性會相應(yīng)下降，沖壓成形困難，無法滿足汽車廠對材料提出的越來越高的要求。因此，汽車廠迫切希望鋼廠開發(fā)強(qiáng)度和延伸率兼顧的高強(qiáng)高韌性鋼板。鋼鐵研發(fā)人員在已有先進(jìn)高強(qiáng)鋼的基礎(chǔ)上，在材料中引入FCC（奧氏體）相，利用奧氏體的相變強(qiáng)化作用，可進(jìn)一步大幅度提高先進(jìn)高強(qiáng)鋼的性能。目前已發(fā)展出了全奧氏體組織的第二代先進(jìn)高強(qiáng)鋼和部分奧氏體組織的第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼，形成了先進(jìn)高強(qiáng)鋼家族的三代產(chǎn)品劃分。

    三代汽車用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的劃分：

    ★第一代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼：

    包括雙相鋼（DP）、相變誘發(fā)塑性鋼（TRIP）、復(fù)相鋼（CP）和馬氏體鋼（Mart）等；其抗拉強(qiáng)度和延伸率的乘積約為10GPa%～15GPa%,是目前汽車用鋼中增長最快的一類產(chǎn)品；其合金元素含量較低，焊接性能較好；本類產(chǎn)品目前在寶鋼已趨于成熟。

    ★第二代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼：

    是全奧氏體組織，又稱孿晶研發(fā)塑性鋼（TWIP）；其抗拉強(qiáng)度和延伸率的乘積為50GPa%以上；其合金元素含量較高，Mn含量超過15％。

    ★第三代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼：

    以馬氏體或貝氏體為基體配合適當(dāng)?shù)臍堄鄪W氏體，其抗拉強(qiáng)度和延伸率的乘積約為20~40GPa%,處在第一代和第三代鋼之間的藍(lán)海區(qū)域，是目前汽車用鋼中研發(fā)的熱點(diǎn)。

    第三代汽車用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線：

    獲得第三代汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼有多種技術(shù)解決方案，寶鋼基于對汽車用鋼發(fā)展趨勢的判斷和對自身研發(fā)制造特點(diǎn)的理解，選擇了其中兩種作為第三代鋼的發(fā)z展方向：

    寶鋼第三代汽車用鋼—Q&P鋼

淬火延性鋼（Q&P）鋼金相圖

    本方法是通過一種特殊的熱處理工藝（淬火+配分，即Quenching and Partitioning）和成分的配合來獲得馬氏體＋殘余奧氏體的組織；特點(diǎn)：性能較第一代鋼有顯著提高，強(qiáng)塑積大于20GPa%；成分體系、生產(chǎn)技術(shù)、使用性能都與第一代鋼相近，易于產(chǎn)業(yè)化。Q&P鋼開發(fā)成功以來，寶鋼在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議和刊物上不斷發(fā)表有關(guān)研究成果，并已申報(bào)國內(nèi)國際專利。目前，寶鋼Q&P鋼已開發(fā)出無鍍層、熱鍍鋅、鍍鋅合金化等不同產(chǎn)品種類；980MPa、1180MPa等不同強(qiáng)度級別；高塑性、高擴(kuò)孔性等不同性能特點(diǎn)的較為完整的產(chǎn)品線，可滿足不同用戶的個(gè)性化需求。Q&P鋼性能優(yōu)越，技術(shù)成熟，獲得了國內(nèi)外汽車主機(jī)廠和零部件廠用戶的廣泛關(guān)注，商業(yè)化前景廣闊。2004年開展Q&P鋼的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)工作。2009年實(shí)現(xiàn)980MPa級產(chǎn)品工業(yè)化樣件制造，并開展相關(guān)用戶認(rèn)證評估工作。2012年實(shí)現(xiàn)批量化供貨，成為寶鋼第一種真正的全球首發(fā)產(chǎn)品。2013年寶鋼熱鍍鋅Q&P980（HC600/980QPD+Z）的樣件實(shí)現(xiàn)全球首發(fā)。

    寶鋼第三代汽車用鋼—Mn-TRIP鋼

中錳（Mn-TRIP）鋼金相圖

    成分體系和性能處于第一代和第二代之間，Mn含量在5～10％。特點(diǎn)：強(qiáng)塑積（＞30GPa%）；成分體系、生產(chǎn)技術(shù)和使用性能與現(xiàn)有產(chǎn)品差別較大，產(chǎn)業(yè)化方面還需要做一些工作。Mn-TRIP鋼開發(fā)了無鍍層、熱鍍鋅等不同產(chǎn)品種類；980MPa、1180MPa、1500MPa等不同強(qiáng)度級別的多個(gè)品種，受到國內(nèi)外用戶和科研院所的極大關(guān)注。由于Mn-TRIP鋼的成分體系、制造技術(shù)和使用性能與現(xiàn)有產(chǎn)品存在加大區(qū)別，目前寶鋼正與國內(nèi)外用戶共同進(jìn)行Mn-TRIP的特性研究和商業(yè)化。2009年開展Mn-TRIP鋼的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)工作。2013年在國際上首次實(shí)現(xiàn)980MPa級產(chǎn)品工業(yè)化樣件制造。2014年實(shí)現(xiàn)1180MPa級產(chǎn)品工業(yè)化樣件制造，是寶鋼又一個(gè)汽車用鋼全球首發(fā)產(chǎn)品。

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責(zé)任編輯：王元

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