第三代高强度汽车钢的性能分析与运用

胡新平，罗琴琴

（瑞金中等专业学校，江西 瑞金 342515）

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。这三种类型钢均满足汽车用钢高强度、高可塑性要求，虽然运用理论不同，但都是利用一定比例残留奥氏体并通过相应的变形诱导TRIP效应使得钢材实现了高成形性与高韧性。能够满足汽车对钢材各种性能的应用要求。

2 第三代汽车用钢性能及运用评价

文章主要对第三代汽车用钢两类型钢进行在车身运用及性能做了大量分析，其钢板性能包括焊接性、成形性、碰撞吸能性、疲劳性能等多种钢材性能。并对某一车型相应B柱数模进行了相应成型模拟仿真。如对于780DP钢与980QP钢来说其冷成形能力都较强。一般情况下，第三代汽车用钢主要应用于汽车的安全碰撞，其钢件作为汽车碰撞主要安全件，因此为了对钢材在高速碰撞时其变形能力进行相应验证，可以通过进行高速拉伸性能测试实验来对其力学性能进行相应分析。实验结果表明，Q&P钢抗拉强度与屈服强度与应变速率呈正比，而缩颈前的能量吸收性也与应变速率呈正比，即随着应变率的提升，Q&P钢抗拉强度、屈服强度、缩颈前的能量吸收性都随之增强。通过对980QP钢的疲劳实验可得出如下结论，钢板的扩孔率可以直接反映出钢板的翻边拉延性能，钢板的微观组织、晶粒度与影响钢板扩孔率因素息息相关。980QP钢基体组织较脆弱，为马氏体组织。因此具有很差的延展性能，侧量的扩孔率结果较低，只达到了30%。

通过对某车B柱采用980QP钢与590DP钢利用AUTOFORM软件进行成形性仿真模拟分析，从结果可知，上述两种钢板材料的成形性能均能满足汽车应用要求，其中从回弹性能来看，Q&P钢比590DP钢具有更好的回弹性能，因此对结构相同情况下材料屈服强度与钢板成形回弹成正比这一结论进行了再次的验证。如某一车型制造前防撞梁采用780MS钢钢材，该钢材的伸长率A80只有3%，因此具有废品率高、成形性差等特点。而换用980QP钢进行相应制造，钢材的伸长率A80达到了21%，从而使得产品结果合格率呈大幅度上升趋势。再如汽车的后轿壳制造时采用的钢材是SAPH440材料，该汽车构件由7个冲压焊接组成，因此具有加工时间工序较长，制造成本较高。成品质量较重等特点，而采用第三代汽车用钢型号为0.1CMn5中锰高强钢材料进行同样汽车构件制造，由于该类型钢材具有较高的屈服强度与伸长率，因此在冷成形时具有很高的延伸度，以此即可成形，从而有效实现了加工工艺简化，降低了加工的成本，有效提升了汽车制造的整体效益。

3 结语

当前市场之上，Q&P类型刚与中锰ART第三代高强度钢已经实现了高强度、高韧性的特点，因此能够满足未来汽车发展对安全性与轻量化的需要。上述第三代汽车用钢同时还具有良好的可塑性，因此不用特意升级与之匹配的冷成形工艺也能满足汽车零部件制造要求，因此具有广阔的市场前景与发展空间。

［1］李双一，赵磊，王光，等.第三代高强钢在汽车应用中冲压特性及回弹研究［J］.汽车零部件，2016，（11）：21-25.

［2］魏元生.第三代高强度汽车钢的性能与应用［J］.金属热处理，2015，40（12）：34-39.