一、引言

    歐洲車身會議（ECB大會）對汽車用鋼板的分類是按照冶金學的組織類型來分類的，將鋼種分為傳統軟鋼、高強度鋼、先進高強度鋼和超高強度鋼等。

    先進高強度鋼（Advanced High Strength Steels，AHSS），是具有復相組織的材料，通過嚴格控制加熱和冷卻工藝達到所要的化學成分和復相微結構，并采用各種強化機制來實現不同強度、延展性、韌性和疲勞性能。

    二、性能

    在過去，鋼鐵的抗拉強度超過550 MPa，可以歸為先進高強度鋼，而抗拉強度超過780 MPa歸為超高強度鋼，然而，當下多相先進高強度鋼的最低抗拉強度是440 Mpa，因此將強度作為界定先進高強鋼的標準不再適用。抗拉強度為1000 MPa的先進高強度鋼通常也稱之為1GPa鋼。第三代先進高強度鋼有望在低成本前提下實現相當或更優的性能。

    鋼種的強度-延性圖IF—無間隙原子鋼；Mild—低碳鋁鎮靜鋼；IF-HS—高強度IF鋼；BH鋼—烘烤硬化剛；CMn—碳錳鋼；HSLA—高強度低合金鋼；DP—雙相鋼；CP—復相鋼；TRIP—相變誘導塑性鋼；MS—馬氏體鋼；TWIP—孿晶誘導塑性鋼先進高強度鋼材料性能概覽（包含HSLA鋼）

    三、分類

    世界鋼協根據研發歷史及其特點，將AHSS鋼分為三代：

    （1）第一代AHSS鋼以鐵素體為基的AHSS鋼的強塑積為15 GPa%以下，主要包括雙相（ DP）鋼、多相（ CP）鋼和相變誘導塑性（ TRIP）鋼，鐵素體貝氏體鋼（FB/SF），馬氏體鋼（MS/PHS）、硼鋼（HF）；

    （2）第二代AHSS鋼以奧氏體為基的AHSS鋼的強塑積為50 GPa%以上，主要包括奧氏體孿晶誘導塑性（ TWIP） 鋼（主要鋼種）、誘導塑性輕鋼（L-IP） 和剪切帶強化（SIP）鋼；

    （3）第三代AHSS鋼以馬氏體、回火馬氏體、亞微米晶/納米晶組織或沉淀強化的高強度BCC組織，強塑積20 -40GPa%，主要包括TBF鋼（TRIP Aided Bainitic Ferrite steels），中錳鋼（medium Mn-Trip），Q&P鋼（Quenching-Partitioning Steel）。第三代AHSS鋼以“多相、亞穩、多尺度”為特征的組織調控理論的指導下，提出高強塑積第三代汽車鋼的超細晶基體與亞穩相的組織調控思路，采用新型中錳合金化和逆轉變奧氏體（ART）退火的技術思路。

先進高強鋼的組織結構與性能關系分析總結

（上圖陰影區域是第三代先進高強鋼強塑積的研發目標，下圖紅色區域表明第三代先進高強鋼要含有30%~40%的亞穩奧氏體含量）

    第一代先進高強鋼

    3.1 DP鋼（Dual-Phase Steel）

    3.1.1 顯微組織（Microstructure）

    DP鋼的顯微組織主要為鐵素體和馬氏體，馬氏體組織以島狀彌散分布在鐵素體基體上（如圖2所示）。鐵素體較軟，使鋼材具備較好的塑性。馬氏體較硬，使鋼材具備較高的強度。DP鋼的強度隨較硬的馬氏體所占比例提高而增強。

DP鋼的顯微組織

    3.1.2 性能特點

    （1）屈強比較低（一般為0.5～0.65），不僅易于加工，而且具有僅次于TRIP鋼的高延伸率；

    （2）應變集中在低強度的鐵素體相上，使其具有獨特的高加工硬化率，尤其在低的應變區（2%～3%），屈服強度提高很快（140～220MPa）；

    （3）無屈服延伸，無時效；

    （4）呈烘烤硬化特性（可達30～150MPa）；

    （5）良好地碰撞能量吸收性能。

    3.1.3 應用

    雙相鋼是先進高強度鋼中應用最為廣泛的一類鋼種。如表2所示，可看出雙相鋼C級車上所應用部件的使用情況。雙相鋼最適用于結構件及其加強件，在外板上也有廣泛的應用。雙相鋼在C級車上占到了整個結構用鋼的74%左右。對于450/500MPa級別的雙相鋼常用于車門外板等外露件，比標準鋼種的抗凹陷能力高20%，可有15%的減重潛能；而600/780/1000/1180MPa級別的雙相鋼則適用于生產各類結構件和安全部件，常見的部件有縱梁、橫梁、車底十字構架、防撞加強構件、前翼構件、車輪等。

DP鋼在汽車部件中典型應用

    3.1.4 缺點

    雙相鋼的沖壓回彈是該材料面臨的最大挑戰。由于冷軋雙相鋼的高強度級別，在沖壓成形過程中，材料必然存在較大的內應力。成形完成從模具中取出時，材料的高內應力使零件很容易產生回彈，造成零件的扭曲與翹曲。

    雙相鋼的沖壓開裂則是另一個較大的挑戰。開裂傾向主要是由于雙相鋼中的鐵素體和馬氏體兩種相之間的力學性能差異巨大，成形過程中在兩相的界面之間造成應力集中，從而引起界面間的開裂。

    3.2 CP鋼（Complex Phase steel）

    3.2.1 顯微組織

    CP鋼的顯微組織以鐵素體/貝氏體為基體，含有少量的馬氏體、殘余奧氏體以及珠光體。通過再結晶和Ti/Nb等微量元素形成的析出相達到細化晶粒的目的。

 CP 800/1000 熱軋鋼的顯微組織

    3.2.2 性能特點

    CP鋼具有非常高的抗拉強度，與同等抗拉強度的雙相鋼相比，其屈服強度明顯要高很多，且有較高的能力吸收能力和較高的殘余應變能力，擴孔性能好。

    3.2.3 應用

CP鋼在汽車部件中典型應用

    3.3 FB鋼（Ferritic-Bainitic steel）

    3.3.1 顯微組織

    FB鋼的顯微組織由鐵素體和貝氏體組成。FB鋼是過冷奧氏體在珠光體轉變和馬氏體轉變之間的中溫區域內發生的轉變而形成。

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