現(xiàn)代汽車制造業(yè)的核心是安全和環(huán)保，對(duì)車身要求“提高強(qiáng)度、減輕重量”。先進(jìn)高強(qiáng)度鋼在這種背景下蓬勃發(fā)展，大量應(yīng)用于汽車車身的結(jié)構(gòu)件、安全件上。

 

汽車用高強(qiáng)鋼類型

1、雙相鋼

（DP鋼，Dual Phase Steels）

2、復(fù)相鋼

（CP鋼，Complex Phase Steels）

3、相變誘導(dǎo)塑性鋼

（TRIP鋼，Transformation Induced Plasticity Steels）

4、馬氏體鋼

（MS鋼，Martensitic Steels）

5、淬火延性鋼

（QP鋼，Quenching and Partitioning Steels）

6、孿晶誘發(fā)塑性鋼

（TWIP鋼，Twinning Induced Plasticity Steels）

7、硼鋼

（PH鋼或B鋼，Press Hardening/Boron Steels）

雙相鋼（DP鋼）

性能特點(diǎn)：

無屈服延伸、無室溫時(shí)效、低屈強(qiáng)比、高加工硬化指數(shù)和高烘烤硬化值。

典型應(yīng)用：

DP系列高強(qiáng)鋼是目前結(jié)構(gòu)類零件的首選鋼種，大量應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件、加強(qiáng)件和防撞件。

如，車底十字構(gòu)件、軌、防撞桿、防撞桿加強(qiáng)結(jié)構(gòu)件等。

復(fù)相鋼（CP鋼）

性能特點(diǎn)：

晶粒細(xì)小，抗拉強(qiáng)度較高。與同級(jí)別抗拉強(qiáng)度的雙相鋼相比，其屈服強(qiáng)度明顯要高很多。具有良好的彎曲性能、高擴(kuò)孔性能、高能量吸收能力和優(yōu)良的翻邊成形性能。

典型應(yīng)用：

底盤懸掛件，B柱，保險(xiǎn)杠，座椅滑軌等。

相變誘導(dǎo)塑性鋼（TRIP鋼）

性能特點(diǎn)：

組織中含有殘余奧氏體，有良好的成形性能。在成形過程中殘余奧氏體會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛驳鸟R氏體，有利于均勻變形。

TRIP鋼還具有高碰撞吸收能、高強(qiáng)度塑性積和高n值的特點(diǎn)。

典型應(yīng)用：

結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的零件，如B柱加強(qiáng)板、前縱梁等。

 

馬氏體鋼（MS鋼）

性能特點(diǎn)：

屈強(qiáng)比高，抗拉強(qiáng)度高，延伸率相對(duì)較低，需要注意延遲開裂的傾向。

具有高碰撞吸收能、高強(qiáng)度塑性積和高n值的特點(diǎn)。

典型應(yīng)用：

簡單零件的冷沖壓和截面相對(duì)單一的輥壓成形零件，如保險(xiǎn)杠、門檻加強(qiáng)板和側(cè)門內(nèi)的防撞桿等。

 

淬火延性鋼（QP鋼）

性能特點(diǎn)：

以馬氏體為基體相，利用殘余奧氏體在變形過程中的TRIP效應(yīng)，能實(shí)現(xiàn)較高的加工硬化能力，因此比同級(jí)別超高強(qiáng)鋼擁有更高的塑性和成形性能。

典型應(yīng)用：

適用于形狀較為復(fù)雜的汽車安全件和結(jié)構(gòu)件，如A、B柱加強(qiáng)件等。

孿晶誘發(fā)塑性鋼（TWIP鋼）

性能特點(diǎn)：

TWIP鋼為高C、高M(jìn)n、高Al成分的全奧氏體鋼。通過孿晶誘發(fā)的動(dòng)態(tài)細(xì)化作用，能實(shí)現(xiàn)極高的加工硬化能力。TWIP鋼具有超高強(qiáng)度和超高塑性，強(qiáng)塑積可達(dá)50GPa%以上。

典型應(yīng)用：

TWIP鋼具有非常優(yōu)越的成形性能和超高強(qiáng)度，適用于對(duì)材料拉延和脹形性能要求很高的零件，例如復(fù)雜形狀的汽車安全件和結(jié)構(gòu)件。

 

硼鋼（PH鋼或B鋼）

性能特點(diǎn)：

超高強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度達(dá)1500MPa以上），有效提高碰撞性能，車身輕量化；零件形狀復(fù)雜，成形性好；尺寸精度高。

典型應(yīng)用：

安全結(jié)構(gòu)件，如：前、后保險(xiǎn)杠、A柱、B柱、中通道等。

 

汽車用鋼的演化歷程

    自19世紀(jì)末期，即1885年德國工程師Karl Benz設(shè)計(jì)出第一臺(tái)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車以來，鋼開始在汽車制造過程中得到應(yīng)用。在20世紀(jì)初，隨著鋼板/鋼帶生產(chǎn)技術(shù)的出現(xiàn)及其復(fù)雜成型加工技術(shù)的突破，汽車結(jié)構(gòu)中的木質(zhì)部件逐漸被鋼板/鋼帶所取代。隨后的百年歷史中，鋼板/鋼帶成為汽車制造過程中的主導(dǎo)材料。隨歷史時(shí)期的不同，結(jié)合相應(yīng)的國家戰(zhàn)略、消費(fèi)需求及技術(shù)能力，演化出一系列的汽車用鋼材料，具體如圖1所示。首先在汽車中得到應(yīng)用的是低碳鋼（Low Carbon，LC）和無間隙原子鋼（Interstitial Free，IF），在當(dāng)時(shí)這兩類低強(qiáng)鋼能滿足強(qiáng)度、成型性、成本和設(shè)計(jì)的需求。直到1970年左右北美石油危機(jī)事件，汽車工業(yè)為應(yīng)對(duì)能源問題，開始開發(fā)高強(qiáng)度鋼來實(shí)現(xiàn)減重節(jié)能。自此之后，便進(jìn)入到汽車鋼板強(qiáng)度級(jí)別不斷提高的良性循環(huán)時(shí)段。特別是在目前全球汽車輕量化的大趨勢(shì)下，鋼鐵業(yè)內(nèi)工作者也在為之不斷的努力。

傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼

    傳統(tǒng)高強(qiáng)鋼以烘烤硬化鋼（Bake Hardenable，BH）為主，其力學(xué)性能如圖2所示。在沖壓成型后的烤漆過程中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的提高。沖壓過程中的應(yīng)變硬化程度，對(duì)后續(xù)烘烤過程中強(qiáng)度的提高有明顯的影響。成型過程中的應(yīng)變硬化，主要是基于形變引起的位錯(cuò)密度的提高。烘烤過程中強(qiáng)度的提高，是基于該過程中原子的擴(kuò)散導(dǎo)致的對(duì)后續(xù)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙。成型方式和成型過程引起的應(yīng)變量的不同，均會(huì)對(duì)烘烤硬化效果產(chǎn)生一定的影響。

 

典型第一代先進(jìn)高強(qiáng)鋼及其控制技術(shù)

    第一代先進(jìn)高強(qiáng)鋼以雙相鋼（Dual Phase，DP）和相變誘導(dǎo)塑性鋼（Transformation Induced Plasticity，TRIP）為主。    

    DP鋼，故名思議是由兩種相組成，可為鐵素體+貝氏體或鐵素體+馬氏體，其組織示意圖如圖3所示。鐵素體作為軟相，保證其具有一定的塑性，易成型；貝氏體/馬氏體作為硬相，使其具有合理的強(qiáng)度。

    TRIP鋼，其微觀組織示意圖如圖4所示，由鐵素體、馬氏體（貝氏體）和殘留奧氏體組成。汽車在碰撞過程中由于瞬間大的形變，在鋼板內(nèi)部形成一定的機(jī)械能，結(jié)合原殘留奧氏體儲(chǔ)存的內(nèi)能，使之發(fā)生相變，部分殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，起到強(qiáng)化的作用。

典型第二代先進(jìn)高強(qiáng)鋼及其控制技術(shù)

    第二代先進(jìn)高強(qiáng)鋼以攣晶誘導(dǎo)塑性鋼（Twinning Induced Plasticity，TWIP）為主。TWIP鋼，是基于形變過程中由于奧氏體相的變化，形成的機(jī)械攣晶，如圖5所示。由于攣晶的形成，可吸收碰撞過程中的能量。其基本成分為18%Mn-3%Si-3%Al，當(dāng)然隨不同部件對(duì)各相性能的關(guān)注點(diǎn)不同和生產(chǎn)過程中的瓶頸問題，該成分可做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼的發(fā)展

   第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼，是基于第一代與第二代高強(qiáng)鋼區(qū)域之間的空白，開發(fā)具有高強(qiáng)高塑性的綜合性能優(yōu)良的品種，如目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)Q&P（Quenching and Partition）鋼。Q&P鋼的室溫組織為鐵素體、馬氏體和奧氏體，其設(shè)計(jì)原理是在淬火到一定溫度形成相當(dāng)數(shù)量的馬氏體后，存在一個(gè)二次加熱過程，如圖6所示，在該過程實(shí)現(xiàn)馬氏體內(nèi)碳原子向殘留奧氏體內(nèi)的擴(kuò)散，從而提高其穩(wěn)定性。由此工藝生產(chǎn)的高強(qiáng)鋼，其強(qiáng)塑積可遠(yuǎn)超第一代和第二代先進(jìn)高強(qiáng)鋼。

 

汽車用鋼的發(fā)展趨勢(shì)及研究熱點(diǎn)

    通過高強(qiáng)鋼的應(yīng)用，車身各部件可以實(shí)現(xiàn)減薄的同時(shí)不損失強(qiáng)度。在歐美已達(dá)成一致，車身結(jié)構(gòu)通過600MPa/40%到1600MPa/20%高強(qiáng)鋼的應(yīng)用，車身重量可以至少減少5-8%，這給此性能范圍內(nèi)各系列高強(qiáng)鋼的發(fā)展帶來了機(jī)遇。   

    對(duì)于下一步汽車用鋼的發(fā)展方向和研究議題，國際NSF組織（National Steel Fabrication）、美國DOE（Department of Energy）能源部、美國AISI鋼鐵協(xié)會(huì)（American Iron and Steel Institute）和A/SP（Auto/Steel Partnership），在大學(xué)和科研院所等機(jī)構(gòu)提出如下研究領(lǐng)域：

       先進(jìn)高強(qiáng)鋼的微觀組織和機(jī)械性能；

       先進(jìn)高強(qiáng)鋼的碳擴(kuò)散過程；

       先進(jìn)高強(qiáng)鋼的粒子尺寸及界面效應(yīng)；

       先進(jìn)高強(qiáng)鋼中的納米針狀鐵素體型雙相鋼；

       高強(qiáng)高塑貝氏體鋼；

       先進(jìn)高強(qiáng)鋼的成型性及回彈行為；

       先進(jìn)高強(qiáng)鋼的相應(yīng)模型。

    需求會(huì)促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，技術(shù)的進(jìn)步同樣會(huì)刺激需求的提高。輕量化的大趨勢(shì)，會(huì)促進(jìn)鋼鐵界技術(shù)的不斷進(jìn)步，從而為更先進(jìn)鋼板的應(yīng)用創(chuàng)造條件。下一步汽車用鋼的發(fā)展方向，或者說在當(dāng)今時(shí)期更為理想的汽車鋼板材料，應(yīng)具備如下條件：低碳（高的焊接性）、低成本（低合金量的添加）、高成型性、易于裝配和維修�，F(xiàn)如今各系列的車用高強(qiáng)鋼，都普遍存在一定的局限性，成分差異大、表面質(zhì)量不統(tǒng)一，都為最終的涂裝等帶來一定的難度。今后對(duì)各類材料的評(píng)價(jià)，應(yīng)從全流程的角度來考慮，這樣才能設(shè)計(jì)生產(chǎn)出既好又實(shí)用的產(chǎn)品。

車市產(chǎn)銷兩旺 汽車用鋼價(jià)跟漲

2016年3月份的汽車市場(chǎng)產(chǎn)銷兩旺，汽車產(chǎn)銷環(huán)比和同比均呈增長，其中同比增幅高于去年同期。1-3月，汽車產(chǎn)銷保持穩(wěn)定增長，產(chǎn)銷增幅比上年同期均呈小幅提升。在一季度經(jīng)濟(jì)企穩(wěn)之際，商用車產(chǎn)銷呈較快增長。

3月汽車產(chǎn)銷兩旺 新能源車搶眼

中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(以下簡稱"中汽協(xié)")上周發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：3月，汽車生產(chǎn)252.06萬輛，環(huán)比增長56.38%，同比增長10.26%；銷售243.97萬輛，環(huán)比增長54.31%，同比增長8.76%。其中：乘用車生產(chǎn)214.34萬輛，環(huán)比增長52.83%，同比增長10.97%；銷售205.57萬輛，環(huán)比增長49.32%，同比增長9.76%。商用車生產(chǎn)37.71萬輛，環(huán)比增長80.12%，同比增長6.42%；銷售38.40萬輛，環(huán)比增長87.88%，同比增長3.75%。

1-3月，汽車產(chǎn)銷659.05萬輛和652.67萬輛，同比增長6.18%和5.98%，增幅分別比上年同期提升0.92個(gè)百分點(diǎn)和2.08個(gè)百分點(diǎn)。在汽車主要品種中，與上年同期相比，乘用車產(chǎn)銷增幅有所減緩，商用車產(chǎn)量降幅明顯收窄，銷量結(jié)束下降。1-3月，乘用車產(chǎn)銷570.23萬輛和566.90萬輛，同比增長7.26%和6.75%，增幅分別比上年同期減緩3.40個(gè)百分點(diǎn)和2.20個(gè)百分點(diǎn)；商用車產(chǎn)銷88.82萬輛和85.77萬輛，產(chǎn)量同比下降0.29%，銷量增長1.16%。

3月汽車市場(chǎng)表現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)回升。經(jīng)過2月份的春節(jié)長假，3月的車市進(jìn)入節(jié)后生產(chǎn)活動(dòng)的正常期。經(jīng)濟(jì)基本面的向好對(duì)3月汽車市場(chǎng)是個(gè)利好，而3月末也是逐步到了東部國五標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的起點(diǎn)，經(jīng)銷商需要全面更新符合國五標(biāo)準(zhǔn)的汽車庫存應(yīng)對(duì)未來需求。加之廠家促銷活動(dòng)力度不減，市場(chǎng)迎來開門紅。

汽車用鋼價(jià)格跟漲

5月汽車市場(chǎng)有較好表現(xiàn)

從往年市場(chǎng)情況來看，在3月產(chǎn)銷放量之后，4月產(chǎn)銷將會(huì)是個(gè)較為平穩(wěn)的走勢(shì)。由于有清明和五一小長假的因素，有利于汽車市場(chǎng)的成交。隨著東部地區(qū)的國五標(biāo)準(zhǔn)順利實(shí)施，新品增量逐步啟動(dòng)，各地車展強(qiáng)勢(shì)宣傳也將帶動(dòng)購車人氣的回暖。在房地產(chǎn)投資消費(fèi)恢復(fù)、新基建逐漸到位以及國家的政策支持下，卡車市場(chǎng)回暖趨勢(shì)強(qiáng)于乘用車。4月乘用車零售受益于基數(shù)走低的影響，增速在5月有較好的表現(xiàn)。