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1、几年来热成形制造的零件的应用越来越广泛。在最近的一款大众汽车模型中，热成形的部分占据了整个车身重量的15。典型的模压硬化钢(PH 钢)22MnB5 是利用 Ti 和 B 微合金化的。钢板在冲压前加热到 950 C 附近，然后在一个水冷模具中加压。 这种材料的热成形性非常好，而且由于模具淬火， 最终的零件的强度可以达到大众汽车提到的 1500MPa。在丰田汽车公司提到的另一种工艺中，零件是经过恢复性退火的冷轧材料通过冷变形得到的，然后在经过感应加热和淬火使得冲压后的零件局部淬硬。 马氏体最终的强度是由钢中的含碳量水平和冲压后的冷却速率决定的。为降低汽车自重， 正越来越多地采用铝合金或非金属材料，
2、这对钢铁材料构成了严峻挑战，从上世纪90 年代中期开始，世界范围内的钢铁企业纷纷联手应对，其中以ULSAB 系列项目最为著名，该项目的试验成功，通过材料开发及相关工艺技术的开发应用，使钢铁材料在汽车工业中的龙头地位得以稳固。1 汽车高强度钢板的定义和分类对于高强度钢板， 目前尚无统一的定义和分类方法，以下是部分国家和组织对于高强度钢板的定义和分类。1.1 国内国内对汽车用高强度钢板倾向于分为两类：普通高强度钢板抗拉强度或屈服强度相对较低，或采用传统工艺或传统工艺少许改进即能生产出来高强度钢板。如烘烤硬化钢板、含磷钢板、高强度IF 钢板以及 HSLA 钢板等。先进高强度钢板需要采用先进设备及工艺
3、方法才能生产出来的钢板，如双相钢板（ DP 钢板） 、复相钢板（ CP钢板） 、相变诱发塑性钢板（ TRIP 钢板）和马氏体钢板（ M 钢板或 Mart 钢板）等。1.2 日本将抗拉强度不低于340MPa 的冷轧钢板和抗拉强度不低于490MPa的热轧钢板通称为高强度钢板（HSS） 。1.3 德国（ BMW ）高强度钢板（ HSS） 屈服强度高于 180MPa （包括 180MPa） ，低于 300MPa的钢板。先进高强度钢板（AHSS）屈服强度高于 300MPa （包括 300MPa） ，低于 600MPa的钢板。超高强度钢板（ UHSS） 屈服强度高于 600MPa（包括 600MPa）的钢
4、板。1.4 ULSAB 组织ULSAB 组织将高强度钢板分为两类：屈服强度为210550MPa的钢板定义为高强度钢板（HSS） ；屈服强度大于550MPa 的钢板定义为超高强度钢板（ UHSS） 。1.5 国际钢铁协会（ IISI）把高强度钢板从定性概念上定义为高强度钢板（HSS）和先进高强度钢板（ AHSS） 。2 高强度钢板的品种介绍2.1 普通高强度钢板（1）高强度 IF 钢板 是在 IF 钢的基础上，添加不同类型的强化元素（如固溶强化元素P、Mn、Si）和适当的轧制工艺控制，使钢材在保证良好塑性和冲压性能的同时，拥有较高的强度， 满足复杂形状轿车冲压件性能要求。（2）烘烤硬化钢板（ B
5、H 钢） 包括 IP 钢烘烤硬化钢板和低碳烘烤硬化钢板两种。特点是钢板冲压成形前具有较低的屈服强度，通过冲压成形后的涂漆烘烤工艺使钢板的屈服强度增加。（3）含磷钢板利用磷在钢中的固溶强化作用进行强化。含磷钢板可以用来冲制一些形状比较复杂的汽车冲压件。（4）超低碳含磷钢板特点是具有良好的深冲性、塑性和韧性，P、Mn、Si 等元素的固溶强化作用保证了其强度。（5）各向同性钢板（IS 钢） 冷轧各向同性钢属于低碳微合金钢，主要用于汽车外板，目前在欧洲已商品化，产品大类分为冷轧普板、电镀锌、热镀锌和热镀锌合金化产品， 这类产品主要在欧洲系列车型上使用较多，日系汽车很少使用。（6）低合金高强度钢板汽车用
6、热轧低合金高强度钢板，也称为FP 型低合金高强度钢板，在现代热轧低合金高强度钢板中，藉助添加合金元素而使钢得以强化的主要机制有晶粒细化、析出强化、固溶强化甚至相变强化等。2.2 先进高强度钢板（ AHSS）（1）双相钢 DP 钢基体为软的铁素体，在其上分布硬质的马氏体，两者分别确定材料的低的屈服强度和高的抗拉强度。双相钢还具有低的屈强比、高的加工硬化指数、高的烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点。 一般用于需高强度、 高的抗碰撞吸收能且成形要求也较严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等，随着钢种性能和成形技术的进步，DP 钢也大量用于汽车的内外板零件。（2）贝氏体钢板热轧贝
7、氏体钢有贝氏体双相钢（FB）和贝氏体钢（ B） 。其主要添加元素为Si、Mn、Nb、Cro 其重要特性是具有优良的翻边性能， 很适合冲压汽车支撑部件类要求厚度较大、尤其是翻边性能良好的部件。（3）相变诱导塑性钢 TRIP 钢具有高延伸率的本质是应变诱发残余奥氏体转变为马氏体，同DP 钢相比， TRIP 钢的起始加工硬化指数小于 DP 钢，但是 TRIP 钢的加工硬化指数在很长的应变范围内仍保持较高，特别适合要求具有高胀形性能的情况。（4）复相钢 CP 钢的组织特点是细小的铁素体和高比例的硬相（马氏体、贝氏体），而且通过析出强化而得到进一步的强化，含有Nb、Ti 等元素，具有高的冲击能量吸收能力
8、和好的扩孔性能，特别适合于车门防撞杆、保险杠和B 立柱等安全零件。（5）马氏体钢马氏体钢的生产是通过高温的奥氏体组织快速淬火转变为板条马氏体组织， 其最高强度可达 1500MPa，是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。主要用于成型要求不高的车门防撞杆等零件代替管状零件，减少制造成本。2.3 近几年发展起来的钢板新品种（1） 热冲压钢板近年开发了材料的热冲后进行热处理的新技术。这种技术应用于可以热处理强化的钢板，例如含B 钢板，将其加热到 900左右进行冲压成形，大幅度降低了成形抗力，提高了材料的成形能力。冲成零件后，立即利用余热进行淬火处理。目前处理后的抗拉强度可以达到1500MPa 左
9、右。处理完的零件需进行喷丸处理，以去除氧化铁皮，改善表面质量。近年来生产上普遍采用的是带有Al-Si 预涂层的钢板，可以在热冲压前的加热过程中避免氧化， 热冲压后表面形成FeA1Si 合金化层，零件无须喷丸清理，可直接涂装，并且零件的形状精度较好。典型牌号有 Arcelor 的 Usibor 1500P和预涂层的 22MnB5 等。（2）TWIP 钢 TWIP 钢的最大特点是强塑积高，可以达到50000MPa，为 TRIP 钢的 2 倍以上。 TWIP 钢可以象 DDQ 级冲压板一样，冲压出复杂形状的零件，但强度却要高出25 倍；其抗拉强度与热处理钢相当，而塑性却较热处理钢高10 倍以上。TW
10、IP 钢的塑性变形的主要机制是位错滑移，这会导致非常剧烈的加工硬化，从而导致 TWIP 钢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仍然保持着，因而在撞击等高应变过程中，可以保证汽车非常高的安全性。3 高强度钢板在汽车上的应用情况在日本，高强度钢板应用比例的提升已经成为新车型规划的重要内容（新车型推出周期为23 年） ，在新车型筹划阶段开始即对相应的高强度钢品种进行充分试验，以保证在新车型推出时， 同步实施高强度钢板在各类零件上的应用。 在 2000 年前后，日本的汽车公司已经将 DP 和 TRIP 钢用于量产汽车。宝马汽车公司为满足欧洲被动安全法规要求，在2005 年推
11、出的新车型中大幅度提高了高强度钢板的应用比例，图 1 （a） 、（b） 为 1999和 2005 年投产车型用材强度的变化情况。图 2 为 FIAT 最新开发车型高强度钢的应用部位及比例，其熊猫车型高强度钢应用比例从2003年的 52提高到 2005 年的 67。为适应日趋严格的安全法规的要求， 欧洲和美国有越来越多的加强类零件采用热冲压成形制造。致使热成形用钢板的需求量快速增加， 2004 年， 欧洲热冲压成形用钢板的用量为68 万吨， 预计 20082009 年，这一数字将增加到30 万吨。美国和日本也有同样的趋势。预计 20042009年间， 世界范围内将新建20条以上的热冲压生产线。热
12、冲压成形工艺非常适合于制造加强梁、防撞杆及保险杠等在发生冲撞时能够起到约束变形作用的被动安全件。专家预测，这种零件的应用将不断增加，图3 为可利用热冲压成形工艺成形的汽车零件。4 结语与国外汽车高强度钢板的应用相比，国内自主开发的车型， 无论在高强度钢板的应用强度级别，还是应用比例方面， 都存在着较大的差距，当然，在高强度钢板的研制和生产方面， 差距也是比较明显的，这就需要汽车企业与上游的钢铁企业共同努力，加强更具长效和实效机制的技术合作， 以下游需求带动上游开发， 以上游开发促进下游应用，上下 * 业携手共进，必将有力推动两个行业的发展和技术进步，使高强度钢板在汽车上的应用效果和比例迈上一个
13、新的台阶。20 世纪 90 年代以来，汽车环保、安全和节能技术法规的日益严格和用户对汽车产品要求的不断提高，成为当今汽车产品技术进步的基本动因。作为最常用的汽车车身结构材料，钢铁材料的地位不论在整个车身还是专门用途方面，都受到了铝、塑料、镁等低密度材料的巨大挑战。而这种挑战也促使了钢铁行业开发出新型钢种，使汽车更轻、更安全，且使用性能更好， 在低成本的车身结构材料竞赛中与低密度材料竞争。2005 年 12 月，巴西矿冶公司（ CBMM ）与 TMS 在巴西 Araxa市共同组织召开了 “汽车用铌微合金化薄钢板国际研讨会“，在这次国际研讨会上，世界各大汽车制造商阐述了为满足轻量化的同时保持或提高
14、车辆全面的安全性要求，在白车身上使用先进钢铁材料的趋势，突出了现代高强度钢在最近的轻型车身上的大量使用，不仅得到了适宜的车身重量，同时还降低了成本，达到了排放控制、安全性、驾驶性能和使用寿命的要求。 本次会议所有阐述的用来生产汽车车身的高强度钢中，含铌高强度微合金钢的应用最为广泛。因为它能够通过盐浴退火和连续退火来生产， 其机械性能的公差很小。 微合金高强度钢对所有的表面处理都非常适合，例如电镀锌和退火镀锌。此外，这些钢种可以达到最大范围的厚度规格和宽度规格。一些最先进的车身结构已经采用了高达45的微合金高强度低合金钢。研究表明，铌微合金化是钢性能优化的最有效途径之一：Nb 的基本作用通过细化
15、晶粒提高强度的同时又改善塑韧性；低合金理念对焊接过程是有利的； 晶粒细化同样会产生更均匀的微观组织，改善成形行为，尤其是在成形过程中出现应力集中，像弯曲成形和拉伸翻边等过程；通过促进或阻碍特定相的形成，Nb 可以对相变行为产生重要影响，利用这一点可开发出更好的控制工艺，并且在生产复相钢时优化其性能；在生产烘烤硬化钢或高强度无间隙原子钢时，NbC 沉淀的形成可以使超低碳钢的铁素体基体中的碳部分或全部地被净化。2005 年欧洲汽车生产中，每辆车按纯Nb 计总消耗在60100g之间，其中包括了剪切废料中的损失。这表明在整个白车身中Nb 的成本消耗不到两美元。 可以断定，钢的铌微合金化是车身减重技术中
16、成本最优化的方法之一。众所周知，中国的汽车工业的发展自上个世纪80 年代以来发展迅速，进入本世纪后，发展势头更加强劲，成为继美国、日本、德国之后的世界第四大汽车生产国。而随着中国入世， 中国汽车工业与国际汽车工业的融合不断深化， 跨国公司开始全面进入中国汽车产业链的各个环节，目前排名世界汽车工业前15 名的国际轿车生产商已全部在中国合资或合作。中国汽车市场目前占据了世界汽车市场120 的份额。按10年增长率计算，预计到2010 年，中国汽车年产量将达到600 万辆，占世界汽车市场的110。随着汽车产量和保有量的迅速提高，中国已经成为世界汽车市场的重要组成部分。在伴随中国汽车工业发展的同时，我国钢铁业也不断适应要求， 汽车用钢的国产化比例不断提高。 从 20世纪 80 年代之后开发出许多品种的含铌钢板，如热轧含铌钢板主要有汽车结构用钢QSTE340TMQSTE500TM（NbTi） ，汽车大梁钢板420L510L（Nb） ，滚形车轮用钢 RCL420（Nb） ，双相钢板 RS50、490SXR、540
