高强钢板

1、汽车用高强钢板的发展现状和趋势

      汽车工业要求冷轧钢板重量轻，成形性好，寿命长，安全性好，环境良好。

      第一，汽车轻量化对于提高燃料效率、减少C02排放是极为重要的。为了解决这个问题，需要提高汽车用钢板的强度，使钢板在厚度减薄的情况下，仍然可以保持原来的强度水平。DP钢、TRIP钢就是为此目的而开发的。

      第二，钢板的成形性决定了汽车成形过程的生产效率。一般说来，随着强度的提高，钢材的成形性就容易恶化，而具有高塑性的钢板，却能在经过多阶段的加工后，仍然不发生裂纹。近年开发的自润滑钢板由于改进了钢板涂层的润滑性能，提高了钢材成形加工的效率。

      第三，汽车的外板有可能遭受冲击，如果材料强度过低，就容易发生凹陷变形。BH钢在成形之后，在烤漆过程中可以进一步提高其强度，这实际上让汽车在使用过程中得到了更高的强度，因而具有良好的抗凹陷性。

      第四，汽车钢板需要的另一个重要因素是寿命，即耐腐蚀性。特别是在北美，为了除去积雪，人们大量使用对钢有强烈腐蚀作用的氯化钙，对汽车钢板耐腐蚀性提出了更高的要求。应对腐蚀问题的重要措施是对钢板进行各种表面处理，例如镀锌。所以，近年表面处理钢板的用量持续增长，尽管其价格比普通钢板要高。另外，低成本的耐腐蚀钢板也在不断地被开发出来。

      第五，钢板的安全性，特别是与冲撞有关的安全性。为了保证乘用者的安全，研究人员目前正在开发既具有高强度，又具有良好耐冲撞性能的高强钢板，用于汽车的结构件和底盘等部件。

      第六，汽车对钢板的环保程度有进一步要求。国际上已经制定了一系列法规和制度，强化环境保护，明令禁止使用对人类有害的物质。近年开发的无三价铬、无铅的涂镀层板，就顺应了这种趋势。

汽车用冷轧钢板的类型性能

      由于采用不同的强化机制，汽车用钢板有不同的组织，因而有不同的强度水平。其中，抗拉强度低于270MPa的钢板，主要是用作面板的低强度IF钢和低碳钢；抗拉强度在270~700MPa的属于高强度钢，包括高强度IF钢、BH钢、C-Mn钢、HSLA钢以及一部分DP钢和TRIP钢；超过700MPa的钢板为超高强度钢板，包括高强度级别的TRIP钢、DP钢以及马氏体钢和新开发的TWIP钢。其中TWIP钢由于其独特的高延伸、高强度而受到人们的重视(表1所示为汽车用高强度钢板的强化机制、化学成分设计、强度水平、应用举例)。
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      不同的汽车零件，将经历不同特征的变形过程，因而要求使用不同类型的钢板。考虑到材料特性和强度水平，一般将汽车零件分为面板、结构件、加强件和底盘。

      汽车面板不仅要求有良好的刚性，还要求在受到压力或冲击时，具有良好的抗凹陷性。尽管提高屈服强度可以提高抗凹陷性，但是为了防止冲压过程中钢板表面发生畸变，屈服强度一般不超过240MPa。为了解决成形性和抗凹陷性的矛盾，研究人员开发了BH钢。BH钢在成形加工中强度低，成形后材料发生加工硬化，强度有所提高。经过烘烤涂漆后，BH钢的强度进一步提高，较好地解决了上述成形性和抗凹陷性的矛盾。过去20年，BH钢的应用增长迅速。另外，IF钢(包括低强度的软钢和高强IF钢板)的特点是有非常大的延伸性和良好的深冲性能，因而广泛用于制造汽车面板。

      结构件和加强件是重要的安全防护件，因此必须具有高的冲击吸收能力。当然，此种钢材必须具有良好的成形性能，以便冲制成形状复杂的零件。对于高强钢来说，一般随着钢板强度的增加，其延伸率降低。DP钢和TRIP钢兼有高的强度和良好的延伸，因而广泛应用于汽车的结构件和加强件，如车门和后背箱盖等。

      对于车体下部的结构件，过去以沉淀硬化钢为主。但是，近年兼有强度和优良成形性能的DP钢和TRIP钢的应用已呈上升趋势。比如，780MPa超强钢板用于悬挂件和车轮等车体下部零件；超强沉淀硬化钢和马氏体钢用于高刚性的零件，如缓冲器和冲击梁；1470MPa级的超强钢板用于震动吸收装置，如安装在缓冲器和车门上的防震冲击梁。

2、汽车用高强冷轧钢板的发展趋势

      1．耐腐蚀钢板。由于高强钢板成分设计和变形规律有自己的特点，所以涂镀过程有较大难度。首先，高强钢板采用一定含量的Mn和Si也经常使用各种合金元素，由于不同元素与铁的氧化特性不同，一些元素发生选择性氧化，常常会在钢材表面形成氧化物，这些氧化物会造成漏镀点，导致材料的涂镀质量和抗腐蚀能力变差。其次，由于高强钢板，如DP或TRIP，热处理的温度制度，特别是等温时效处理的温度，与涂镀的温度不一致，需要调整高强钢板连续退火和热浸镀的温度制度。此外，如何调整和控制高强钢板热处理的温度制度，实现需要的高冷却速率和柔性化的退火与热处理制度，也是迫切需要解决的问题。

      2．TWIP钢。由于环保和节能的要求，需要减轻车体重量；但如果要安全和舒适，又会引起车重增加。为了解决这一对矛盾，需要同时提高材料的成形性和材料的强度，实现材料强度和延展性的平衡。近年开发的TWIP钢就是在这个方向上的一个重要进展。与DDQ级冲压板相比，TWIP钢同样可以冲制各种形状复杂的零件，强度却要高出2-5倍；其抗拉强度与热处理钢相当，延展性却比热处理钢强10倍；TWlP钢有非常强的加工硬化能力和非常大的延伸率，这种性能即使在高应变速率下也能保持。因而，TWIP钢在撞击等高应变过程中，可以保证汽车非常高的安全性。这是TWIP钢受到青睐的一个非常重要的原因。

      3．热冲钢板。随着强度的提高，钢板成形性能下降，形状冻结性变差，造成成形负荷增大，工具、模具的磨损和损坏严重。所以，研究人员近年研发了“热冲+热处理”的处理方法，以满足客户对进一步提高钢板强度的迫切要求。