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2018年第1期时代农机TIMES AGRICULTURAL MACHINERY第45卷第1期Vol.45No.12018年1月Jan.2018作者简介：胡新平（1986-），男，江西上饶人，大学本科，助理实验师，主要研究方向：汽车制造与装配。
第三代高强度汽车钢的性能分析与运用胡新平，罗琴琴(,342515)摘要：文章以第三代高强度汽车钢的性能分析与运用为研究对象，首先对第三代高强度钢进行了简要的分析与概述，并对其进行了相应分类，随后研究分析了第三代汽车用钢性能及运用评价以供参考。
关键词：第三代高强度钢；性能分析；运用1第三代高强度钢概述及分类在汽车的用钢领域内，钢产品最重要的指标是强度，一般情况下，对于钢抗拉强度大于340Mpa 级别的钢，我们称之为高强钢。
对于钢抗拉强度大于780Mpa 级别的钢，我们称之为超高强钢。
对于钢板来说，材料强度与钢板的成形性能呈反比关系，即钢板材料强度越高，而相应钢板成形性能就会下降，造成很大的冲压困难，因此对于汽车厂对材料提出的高要求也无法得到相应满足。
基于此，相关钢铁研发人员在材料中引入FCC （奥氏体）相，由于奥氏体本身具有很强的相变强化作用，因此在已有先进钢基础之上得以进一步实现先进高强钢性能提升，当前已研制出了全奥氏体组织第二代先进汽车用钢与部分奥氏体组织第三代先进高强汽车用钢。
其中第三代汽车用钢是以贝氏体或马氏体为基本，然后配合适当的残余奥氏体，从而其延伸率与抗拉强度的乘积达到了20至40GPa%，处于第一代与第三代钢的蓝海区域，已是当下研发汽车用钢的热点。
当前第三代高强钢主要分为三种，一种是Q&P 淬火与碳分配分退火工艺低合金钢，最早由美国科罗拉矿业学院J G Speer 教授提出，该类型钢已能达到量产水平。
一种是粉末冶金工艺生产的第三代汽车钢，由美国纳米钢公司提出，但由于该类型刚制作成本太高，因此不利于全面推广。
最后一种是由TRIP 钢工艺结合奥氏体逆转变ART 工艺研发出的0.1%C-5%Mn 的中锰高强钢，生产成本低且易于生产，当前已完成实验室研究与相关应用验证。
第三代高强度汽车钢的性能与应用近年来，随着汽车业发展的不断加快，广大汽车制造商亟欲寻求一种高强度汽车钢来提高汽车的质量，确保汽车的安全性能。
因此，伴随着汽车制造商的普遍追求，第三代高强度汽车钢的出现显得格外重要。
第三代高强度汽车钢的特征是钢的结构更加致密，高强度汽车钢的抗拉强度可达到800MPa以上，抗压强度可达到400MPa以上，有较强的抗冲击性能，抗拉和抗压比一般钢高出30%到50%。
同时，第三代高强度汽车钢具有厚度较薄、弯曲性能良好等优势。
它还具有抗锈蚀性能、氧化性能、高温强度性能等优点，广泛适用于高压气罐、发动机支架、悬挂、车身等车辆部件中。
第三代高强度汽车钢在汽车工业中的应用也正在不断发展。
目前，该钢材在汽车车架和高压气罐、发动机支架等件结构件的应用越来越多，有利于提高汽车的耐久性能和安全性。
中，在汽车钢材结构件中应用第三代高强度汽车钢应用最为广泛。
高强度汽车钢比一般钢具有更高的强度，有助于减少车身的厚度，把材料重量减轻到最小，有利于提高汽车的性能，提高燃油经济性，并具有很高的安全性能。
另外，应用高强度汽车钢可以减少车身材料的使用，有利于减少环境污染，保护自然环境和地球家园。
综上所述，第三代高强度汽车钢具有结构致密、抗拉强度高、抗冲击性好、厚度较薄、弯曲性能优良等优势，广泛应用于汽车车架和高压气罐、发动机支架等件结构件中，可以有效提高汽车的安全性能和经济性能，同时减少车身材料的使用，减少环境污染，保护自然环境和地球家园。
第三代高强度汽车钢的应用前景广阔，由于汽车业的发展不断加快，今后将会有更多的车辆采用第三代高强度汽车钢作为结构件，以满足汽车制造商对高强度钢的需求。
此外，第三代高强度汽车钢的开发和研究也将不断深入，以提高它的高强度和轻量化的特点，满足汽车工业的高标准要求。
第三代高强度汽车钢无论是在汽车工业中的应用，还是在研发和制造中的研究都将会发挥着重要作用，是汽车制造商及消费者提高汽车安全性能和经济性能的重要选择。
高强高塑第三代汽车钢的研发1董瀚，王存宇，时捷，曹文全（钢铁研究总院，北京 100081）摘要：本文首先简要介绍了先进高强钢的发展状况和高强高塑第三代汽车钢的研发情况。
在此基础上，本文重点介绍了钢研总院及其合作单位在第三代汽车钢领域的基础研究、工业试制、零件冲压情况。
所研发的第三代汽车钢具有优异的力学性能和较低成本，试验钢的抗拉强度在700-1600MPa范围内，强塑积可达30-50GPa%；太钢的工业试制获得了第三代汽车钢热轧钢板与冷轧钢板，其抗拉强度为700-900MPa，强塑积不小于30GPa%。
研究认为，第三代汽车钢的高强度与高塑性主要归因于超细双相组织与大量奥氏体的相变诱发塑性作用。
本文还简要介绍了第三代汽车钢在一汽与湖南大学的应用情况。
最后对第三代汽车钢的未来发展潜力进行了探讨。
关键词：第三代汽车钢，高强高塑，超细双相组织，相变诱发塑性Abstract: At first, R&D of the third generation automobile sheet steel (TG steel) with high strength and high ductility are briefly introduced. And then, the basic research, industry trial, and stamping of the TG steel are presented in details. It is shown that excellent mechanical properties of the steels prepared in laboratory scale at CISRI are of 700-1600MPa for tensile strength and of 30-50% for the product of tensile strength (Rm×A) to total elongation. The mechanical properties of steel sheets produced in the industry trials are of 700-900MPa for tensile strength and no less than 30GPa% for Rm×A. This combination of high strength and high ductility is believed to be attributed to the ultrafine duplex structure and the role of the phase transformation induced plasticity (TRIP effect). The stamping trials of TG steel sheets in First Automobile Works and in Hunan University are introduced in brief. At last, the potentials of the TG steel are discussed.Key words: Third generation automobile steel, strength and ductility, ultrafine duplex microstructure，TRIP effect 0.前言首先，钢材是构成汽车的主要材料，其高强化成为汽车轻量化的首要目标，通过轻量化达到汽车的节能减排势在必行；第二，汽车碰撞安全性法规也促进汽车使用更高强度和更高塑性的钢材。
高强度汽车钢卜子华; 徐淑琼【期刊名称】《《科技视界》》【年(卷),期】2019(000)016【总页数】2页(P114-115)【关键词】高强度; 汽车; 钢【作者】卜子华; 徐淑琼【作者单位】临沂大学机械与车辆工程学院山东临沂 276005【正文语种】中文【中图分类】TG335.56; U4660 引言我国的汽车工业目前以加工组装和生产中低档车为主，在国际汽车市场中，难以与高端汽车品牌竞争。
为了顺应国家环保、节能、低碳、安全的时代发展潮流，我国的汽车行业不断地引入先进生产技术并着重研发轻量化高强度钢，打造拥有自主品牌和自主知识产权来提高国际竞争力和出口能力，以改变我国贸易逆差的现状。
本文对现有的高强度钢种进行了简单阐述与简要分析。
1 几种典型的汽车用钢1.1 高强度汽车钢的分类高强度汽车用钢目前可分为三代，第一代先进高诱导塑性钢等；第二代先进高强钢分为TWIP孪晶诱导塑强钢分为FB钢、IF钢、马氏体钢、TRIP相变性钢、L-IP诱导塑性轻钢、SIP剪切带强化钢[1]；第三代先进高强度钢分为TBF贝氏体基相变诱导塑性钢、δ-TRIP钢、纳米贝氏体钢、中锰TRIP钢、Q&P钢等。
先进钢材不断地在现代汽车制造行业更新换代，同时先进超高强度钢的引进不仅会尽可能地减少汽车零件用材，达到汽车轻量化的要求，还可对国民经济、科研领域等发展等产生巨大影响。
为实现这一目标，首选方案是选用乃至研发比强度高的材料，由此可见，我国材料发展面临着诸多严峻挑战。
1.2 普通钢及先进高强钢分类按照国际钢铁协会USL-AB项目，可将钢种按其力学性能进行分类，分为低强钢、高强钢和超高强钢。
超高强钢的抗拉强度Rm(σb)＞700MPa，屈服强度Re(σs)＞550MPa；低强钢的抗拉强度Rm(σb)＜270MPa，屈服强度Re(σs)＜210MPa；高强钢的力学指标介于这两者之间。
其中，低强度钢分为IF钢和软钢；普通高强度钢分为碳锰钢、BH钢、高强度IF钢和HSLA钢等；先进高强度钢（AHSS）包括双相钢、TRIP相变诱发塑性钢、CP钢和马氏体钢（M钢）等[2]。
第三代先进高强钢的研发进展张志勤黄维高真凤(鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山 114009)摘要：介绍了先进高强钢的发展现状和第三代先进高强钢的设计构想，并从七个方面阐述了第三代先进高强钢的研究进展，即DP钢、改进型TRIP钢、超细晶贝氏体钢、淬火-碳分配钢、快速加热和冷却工艺、高锰TRIP钢和低锰TWIP/TRIP钢。
关键词：第三代先进高强钢研发进展Research Developmentfor Third-Generation Advanced High-Strength SteelZhang Zhiqin Huang Wei Gao Zhenfeng(Technology Center of Angang Steel Co., Ltd., Anshan City Liao Ning Province, 114009)Abstract: In this paper, the development of advanced high-strength steel and the design ideas of the third-generation advanced high-strength steel are introduced, the development status of the third-generation advanced high-strength steel in seven directions are discussed, such as DP, modified TRIP, ultrafine grain bainite ,Quenching & Partitioning, Rapid heating and cooling, high Mn TRIP and low MN TWIP/TRIP steels.Key Word: Third-Generation Advanced High-Strength Steel; Research；Development.1前言近几十年来，为满足汽车工业更安全、更轻量化、更环保以及更经济油耗的需求，先进高强钢（AHSS）一直是材料研发工作的重点。
INNOVATING TALENT | 食d新达人南方科技大学机械与能源工程系副教授何斌斌:做高强钢一样的科研者■文/萧娬随着国家和市场对轻量化汽车需求的日益提高，国内各 大汽车厂商和汽车板生产企业一直在寻找并研发实现车身减 重、降低能耗、减少排放、提高安全性的高强度新钢铁材 料，能否实现超高强度冷成型钢的新突破，己成为衡量钢铁 企业制造研发水平的一个重要标志。
近日，本钢集团生产的 2000MPa超高强钢通过了长城汽车长城哈弗品牌认证，标志 着我国高强钢研宄进入了一个新的阶段。
回首我国高强钢历 史，凝聚了多少代科研人员的心血，才有了我国高强度钢的迅猛发展，在这其中来自南方科技大学的何斌斌一直有一个 梦想，希望助力我国高强钢的腾飞，如高强钢般坚初不拔做 科研，似寒松柏般矢志不移谱新篇。
因为梦想，所以坚持一方水土养育一方人，何斌斌出生于风景秀丽的浙江省 台州市，水穿城过、河网密布、港汊交纵，以水文化为主体 的台州水乡风韵不亚于苏杭。
水虽柔弱但意志坚定，它信念 执著，追求不懈。
檐顶滴水，日复一日，年复一年，咬定目2020年第11期^中国高新科技39列新达人|INNOVATING TALENT标，硬是将无比坚硬的岩石滴穿。
这也使何斌斌养成了做事 情要锲而不舍，一旦认准一个目标，就要有一往无前的勇气 和坚定执着的精神。
从小就具有强烈好奇心的他经常缠着爸 爸给他各种新奇的故事，那时候何斌斌就想：如果能成为写 故事的人就好了。
进入大学校园后，何斌斌接触到了力学与 材料相关专业研宄，并深深为之着迷，因为他知道这是认识 事物本质原理的好机会，可为编写新材料的故事打下扎实的 基础。
为了实现小时候的梦想，他坚持刻苦科研。
追梦人的 脚步总是铿销有力的，经过不懈的努力，何斌斌在高强钢领 域也获得了 一定的成绩。
在固体力学领域，何斌斌以第3代高强钢为对象深入研 宄了高强钢的纳米力学行为。
为什么选择第3代高强钢呢？他介绍道：“第3代先进高强钢是由不同的相所组成的。
第三代先进高强钢的研发进展张志勤黄维高真凤(鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山 114009)摘要：介绍了先进高强钢的发展现状和第三代先进高强钢的设计构想，并从七个方面阐述了第三代先进高强钢的研究进展，即DP钢、改进型TRIP钢、超细晶贝氏体钢、淬火-碳分配钢、快速加热和冷却工艺、高锰TRIP钢和低锰TWIP/TRIP钢。
关键词：第三代先进高强钢研发进展Research Developmentfor Third-Generation Advanced High-Strength SteelZhang Zhiqin Huang Wei Gao Zhenfeng(Technology Center of Angang Steel Co., Ltd., Anshan City Liao Ning Province, 114009)Abstract: In this paper, the development of advanced high-strength steel and the design ideas of the third-generation advanced high-strength steel are introduced, the development status of the third-generation advanced high-strength steel in seven directions are discussed, such as DP, modified TRIP, ultrafine grain bainite ,Quenching & Partitioning, Rapid heating and cooling, high Mn TRIP and low MN TWIP/TRIP steels.Key Word: Third-Generation Advanced High-Strength Steel; Research；Development.1前言近几十年来，为满足汽车工业更安全、更轻量化、更环保以及更经济油耗的需求，先进高强钢（AHSS）一直是材料研发工作的重点。
据预测，到2015年，在世界轻型车车身及其封闭件中，AHSS钢将增加到35%，而低碳钢将从2007年的55%下降到29%。
近年来各国一直致力于第三代AHSS钢的研发，美国科学家首先提出了第三代AHSS钢的概念，美国汽车/钢铁联盟在DOE（美国能源部）和NSF（美国国家卫生基金会）的支持下于2007年10月启动了为期三年的强塑积与成本介于第一代与第二代AHSS钢之间的第三代AHSS 钢的研发工作。
同时，我国与韩国也相继启动了提高强塑积的高强高塑钢的研发工作。
到目前为止，各国第三代AHSS钢的研发仍然在积极探索之中。
2010年11月，中国钢研与太原钢铁集团合作，成功地在工业生产流程上开发出第三代AHSS钢热轧板卷和冷轧板，强塑积均超过了30GPa·%，率先在国际上研发出第三代AHSS钢的工业化生产技术。
2当代AHSS钢的发展现状图1为当代汽车用高强钢品种发展现状示意图。
传统的高强度钢，如HSLA 、BH组织都是以铁素体为基。
第一代AHSS钢，包括DP、CP、TRIP、马氏体钢、贝氏体钢都可以看作是以铁素体为基的高强度钢，其抗拉强度与延伸率的乘积（强塑积）一般在15 GPa·%的水平，难以适合未来汽车的轻量化和安全性需求。
DP钢由于其良好的焊接性和相对易加工性，是现今应用较多的钢。
TRIP钢可以获得良好的强度/延伸性组合，其残余奥氏体由于应变诱导而转变成马氏体，导致应变硬化更大。
而第二代AHSS钢，如TWIP、L-IP、奥氏体不锈钢等在常温下都是奥氏体单相组织，可以看作是奥氏体为基的AHSS钢[1]，其强塑积虽达到了较高的50 GPa·的水平，但是其合金含量高和生产工艺控制困难导致了成本较高。
此外，加工这些钢种，特别是高锰含量的TWIP钢，具有极大的挑战性。
目前，市场需要性能和成本介于两者之间的新型汽车薄板钢。
正在开发的下一代汽车钢——第三代AHSS钢，它是1种新的多相组织钢，该新钢种具有“多相、亚稳和多尺度”的组织精细调控（M3组织），从而获得更高强度和伸长率（强塑积为30GPa·%）。
第三代AHSS钢注：IF：无间隙原子钢；IF-HS：高强IF钢；ISO：各向同性钢；BH：烘烤硬化钢；Mild：低碳钢；CMn：碳锰钢；HSLA：高强度低合金钢；TRIP：相变诱发塑性钢； DP：双相钢；CP：复相钢；MART：马氏体钢；L-IP：具有诱发塑性的轻量化钢；AUST.SS：奥氏体不锈钢；TWIP：孪晶诱发塑性钢图1 传统钢与AHSS钢的拉抗强度与总伸长率之间的关系图Fig.1 The relationship of tensile strength and total elongation between traditional steel and AHSS 从图1可见，在第一代和第二代AHSS钢之间的区域，即第三代AHSS钢区域，现有的研究主要是通过改进的或创新的工艺路线来致力于填补这些空白区域，并特别关注于工业化生产可行性和成本因素，其研发策略主要有：研发性能优良的DP钢；改进传统TRIP钢；研发超细晶贝氏体高强钢；开发新的生产工艺路线，包括淬火-碳分配（Q&P）和超快加热和冷却工艺（Flash Process）等；研发高锰TRIP钢。
3第三代AHSS钢的设计构想[2]近年来研究人员通过简化成分模型，对第三代AHSS钢的设计构想进行了讨论，提出了F/M和A/M组织。
表1为设想组织抗拉性能所需的模型输入参数值，图2为F+M和A+M 两种混合组织的强度-韧性组合的设想预测图。
通过改变设想组织的相关相组成而获得的计算结果如图2所示，根据模型所获得的韧性值是均匀延伸的。
很明显，对于这些假设铁素体/马氏体组织预测的抗拉性能处于现有的第一代AHSS钢的性能区域内。
而奥氏体/马氏体组织所对应的性能区域正处于第一代和第二代AHSS钢之间的区域内，正是我们所希望的“第三代AHSS钢”的性能区域。
表1 设想组织抗拉性能所需的模型输入参数值图2设想的F+M 和A+M 两种混合组织的强度-韧性组合预测图Fig.2 Superposition of the predicted strength/ductility conbinationsof hypothetical ferrite/martensite and austenite/martensite mixtures模拟工作的第二步，是在应变状态下的亚稳态奥氏体发生相变。
考虑了四个假定的奥氏体稳定性条件，如图3a 所示。
所产生的强度/延伸组合预测见图3b ，为从A 到D 四种不同奥氏体稳定状态，每个曲线上单独数据点对应着不同的初始奥氏体含量（假定范围为0%～85%），其显微组织的残余物正在进行铁素体化，其性能见表1。
奥氏体稳定性对于所预测钢种的性能密切相关。
最差的稳定性（条件D ）是在低应变条件下发生马氏体相变，其性能指标落在第一代AHSS 钢的区域内，这表明奥氏体不能明显有效地改善性能。
预测的最好的强度和性能组合是具有大量相对稳定的奥氏体（图3b 中的曲线B ）。
在本模型中进行了简化的假设，正在进行的工作是开发更精确的模型。
另外，最简单易做的方案是提供一个掌握每个单独相组成的作用，同时为了获得下一代AHSS 钢，建议采用具有大量高强钢的复合显微组织，这些高强钢可能是马氏体、贝氏体或超细晶铁素体与高韧性奥氏体相组合，这些奥氏体在应变的作用下由奥氏体向马氏体转变时具有可靠的稳定性。
（a ） （b ）（a ）所研究的四种不同的奥氏体稳定性；（b ）对于不同的奥氏体稳定性的对应的预测力学性能组合，曲线上每一个数据点对应一个原始奥氏体比例，范围为0%～85%，其初始显微组织的残余物正在进行铁素体化。
第三代AHSSF+MA+M 奥氏体稳定性条件 伸长率% 抗拉强度/MPa（a）four different austenite stabilities were considered, labeled A through D;（b）predicted mechanical property combinations corresponding to the different austenite stabilities, each data point on a curve corresponds to an initial austenite fraction, considered ranging from 0% to 85%, with the remainder of the initial microstructure being ferrite.图3 奥氏体稳定性对所预测的力学性能组合的影响Fig.3 Effect of austenite stability on predicted mechanical property conbinations4第三代AHSS钢的研究进展目前正在进行的AHSS研究是在不明显增加合金量的条件下，相对于第一代AHSS钢，将强度和韧性增加到更高水平，或者目的是降低第三代AHSS钢的合金含量。
本文将在以下七个方面，对这些方案和研究进行探讨。
4.1 DP钢采用优化碳含量和/或临界退火温度来增加马氏体含量来稳定获得强度更大的双相钢。
以这种方式开发出来的DP780和DP980已经工业化生产。
采用特殊的热轧工艺获得的显微组织细化也可以达到强度增加的目的。
一种工艺是，应用变形诱导铁素体相变（DIFT），如图3所示。
DIFT研究方法包括由奥氏体到铁素体的应变诱导相变，该相变是在低于A c3的A r3之上约25～50℃区域进行轧制。
该方案现已成功生产出晶粒尺寸在1μm级的超细晶粒铁素体。
采用轧后特殊的冷却工艺以传统的DP钢成分，如0.06C-1.9Mn-0.16Mo，生产出了超细晶DP钢。
值得关注的一个现象是，超细晶DP钢可以通过更低的合金成分而不添加昂贵的Mo来获得。
另一个工艺是在珠光体精轧温度之下进行大应变（真应变最大为1.6）温轧而获得带有均匀弥散的、球化渗碳体颗粒的超细晶粒铁素体基体。
在随后进行临界退火处理时，所获得的1～2μm晶粒基本处于稳定状态。
以该方式获得的抗拉强度893MPa、伸长率为21%的超细晶DP钢己见报导。
然而，这些钢的性能仍处于第一代AHSS钢的区域内，这种组织细化的DP钢还不能够达到第三代AHSS钢的性能。
