先进高强钢
吴文亚
材料0901
20091590 先进高强钢的定义：
先进高强度钢，也称为高级高强度钢，其英文缩写为AHSS （Advanced High Strength Steel）。国际钢铁协会( IISI) 先进高强钢应用指南第三版中将高强钢分为传统高强钢(Conventional HSS) 和先进高强钢(AHSS) 。传统高强钢主要包括碳锰(C -Mn) 钢、烘烤硬化(BH) 钢、高强度无间隙原子(HSS -IF) 钢和高强度低合金(HSLA) 钢；AHSS 主要包括双相(DP) 钢、相变诱导塑性(TRIP) 钢、马氏体(M) 钢、复相(CP) 钢、热成形(HF) 钢和孪晶诱导塑性(TWIP) 钢；AHSS的强度在500MPa到1500MPa之间，具有很好吸能性，在汽车轻量化和提高安全性方面起着非常重要的作用，已经广泛应用于汽车工业，主要应用于汽车结构件、安全件和加强件如A/B/C柱、车门槛、前后保险杠、车门防撞梁、横梁、纵梁、座椅滑轨等零件；DP钢最早于1983年由瑞典SSAB钢板有限公司实现量产。
先进高强钢的分类：
双相钢：双相钢组成是铁素体基体包含一个坚硬的第二相马氏体。通常强度随着第二相的体积分数的增加而增加。在某些情况下，热轧钢需要在边缘提高抗拉强度（典型的措施是通过空穴的扩张能力），
这样热轧钢便需要具有了大量的重要的贝氏体结构。在双相钢中，在实际冷却速度中形成的马氏体中的碳式钢的淬硬性增加。锰、铬、钼、钒、和镍元素单独添加或联合添加也能增加钢的淬硬性。碳、硅和磷也加强了作为铁素体溶质的马氏体的强度。
高强度及高延性钢（TRIP）：高强度及高延性钢的微观组织是在铁素体基体中还保留着残余奥氏体组织。除了体积分数最少为5%的残余奥氏体外，还存在着不同数额的马氏体和贝氏体等坚硬组织。
多相钢：具有代表性的多相钢需要很高的抗拉强度极限才能转变成钢。多相钢的组成是有细小的铁素体组织和体积分数较高的坚硬的相，并且细小的沉淀使其强度进一步加强。和双相钢和高强度、高延性钢一样，多相钢也包含了很多和它们相同的合金元素，但也经常有少量的铌、钛、和钒形成细小的、高强度的沉淀物。在抗拉强度值在800MPa或更高时，多相钢表现出了更高的屈服强度。多相钢的典型特征是具有高的成形性、很高的能量吸收和很高的残余变形能力。
马氏体钢：为了生成马氏体钢，在热轧或退火中存在的奥氏体在淬火和连续退火曲线中的冷却阶段全部转变成马氏体。该结构也会在成形后的热处理过程中形成。马氏体钢具有非常高的强度，抗拉强度极限达到了1700MPa。马氏体钢经常需要用等温回火来提高其韧性，这样便能在具有极高的强度的同时具有很好的成形性。
先进高强钢的生产：
所有的现金高速钢的生产都要控制奥氏体相或奥氏体加铁素体
相的冷却速度，可以在外围表面进行热磨削（如热轧产品），也可以
在连续退火炉中局部冷却（连续退火或热浸涂产品）。马氏体钢是通
过快速淬火致使大部分奥氏体转变成马氏体相而产生的。铁素体加马氏体双相钢的生产，是通过控制其冷却速度，使奥氏体相（见于热轧钢中）或铁素体+马氏体双相（见于连续退火和热浸涂钢中）在残余
奥氏体快速冷却转变成马氏体之前，将其中一些奥氏体转变成铁素体。TRIP钢通常需要保持在中温等温的条件以产生贝氏体。较高的硅碳
含量使TRIP钢在最后的微观结构含过多的残余奥氏体。多相钢还遵
循一个类似的冷却方式，但这种情况之下，化学元素的调整会产生极少的残余奥氏体并形成细小的析出以加强马氏体和贝氏体相。
先进高强钢在汽车工业中的应用现状：
钢铁材料、铝和塑料是制造汽车的3 大材料。铝合金发展很快, 已经向钢铁材料在汽车制造中的统治地位发起挑战, 其优点是质量轻。从耐载荷与耐疲劳强度看, 如果钢的强度级别提高到780MPa 级以上, 则会显示出比铝合金更好的性能优势 , 从而诞生了先进高强钢, 其在性能和减重安全方面对铝合金发起挑战。先进高强钢的出现在很大程度上巩固了钢铁在材料领域的主导地位。在实际车体制造方面, 近年来高强钢板的应用在不断提高。国内外开始不断研究先进高强钢的种类和特性。国际钢铁协会( I ISI) 先进高强钢应用指南第三版中将高强钢分为传统高强钢( Convent ional HSS) 和先进高强钢( AHSS) 。传统高强钢主要包括碳锰(C-Mn) 钢、烘烤硬化( BH) 钢、高强度无间隙原子( HSS-IF) 钢和高强度低合金( HSLA) 钢; 先进高
强钢( AHSS) 主要包括双相(DP) 钢、相变诱发塑性( T RIP) 钢、马氏体级( M) 钢、复相( CP) 钢、热成形(HF) 钢和孪晶诱发塑性( TWIP) 钢[ 5, 10] 。传统的高强钢多是通过固溶、析出和细化晶粒作为主要强化手段, 而先进高强钢( AHSS) 是指通过相变进行强化的钢种, 组织中含有马氏体、贝氏体和/ 或残余奥氏体, 包括双相钢( DP) 、孪晶诱发塑性( TRIP) 钢、复相钢( CP) 和马氏体级钢( Mar t) 等。汽车用先进高强钢( AHS S) 分为热轧、冷轧和热镀锌产品, 其工艺特点都是通过相变实现强化。
先进高强钢在中国汽车工业中的发展前景：
2005 年我国汽车产品整车出口首次大于进口[19] , 目前我国自主品牌取得较大的发展, 而且出口量增长, 中国汽车正迅速进入国市场。随着汽车轻量化的发展, 节能、排放和安全法规的日趋严格, 高强钢和先进高强钢的用量将快速增长; 以国际钢铁协会组织的全世界32 家钢铁公司和相关汽车行业的轻量化项目ULSA B A VC 的目标和研发成果为例, 高强钢在白车车身中的使用越来越多, 为了满足客户的需求, 传统的高强钢和先进高强钢在将来会越来越多地采用。虽然在成形中遇到回弹等问题的挑战, 但相比于其他替代材料( 如铝) , 高强钢还是最具吸引力的材料。
