一、引言

    歐洲車身會(huì)議（ECB大會(huì)）對(duì)汽車用鋼板的分類是按照冶金學(xué)的組織類型來(lái)分類的，將鋼種分為傳統(tǒng)軟鋼、高強(qiáng)度鋼、先進(jìn)高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼等。

    先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（Advanced High Strength Steels，AHSS），是具有復(fù)相組織的材料，通過(guò)嚴(yán)格控制加熱和冷卻工藝達(dá)到所要的化學(xué)成分和復(fù)相微結(jié)構(gòu)，并采用各種強(qiáng)化機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度、延展性、韌性和疲勞性能。

    二、性能

    在過(guò)去，鋼鐵的抗拉強(qiáng)度超過(guò)550 MPa，可以歸為先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，而抗拉強(qiáng)度超過(guò)780 MPa歸為超高強(qiáng)度鋼，然而，當(dāng)下多相先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的最低抗拉強(qiáng)度是440 Mpa，因此將強(qiáng)度作為界定先進(jìn)高強(qiáng)鋼的標(biāo)準(zhǔn)不再適用。抗拉強(qiáng)度為1000 MPa的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼通常也稱之為1GPa鋼。第三代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼有望在低成本前提下實(shí)現(xiàn)相當(dāng)或更優(yōu)的性能。

    鋼種的強(qiáng)度-延性圖IF—無(wú)間隙原子鋼；Mild—低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼；IF-HS—高強(qiáng)度IF鋼；BH鋼—烘烤硬化剛；CMn—碳錳鋼；HSLA—高強(qiáng)度低合金鋼；DP—雙相鋼；CP—復(fù)相鋼；TRIP—相變誘導(dǎo)塑性鋼；MS—馬氏體鋼；TWIP—孿晶誘導(dǎo)塑性鋼先進(jìn)高強(qiáng)度鋼材料性能概覽（包含HSLA鋼）

    三、分類

    世界鋼協(xié)根據(jù)研發(fā)歷史及其特點(diǎn)，將AHSS鋼分為三代：

    （1）第一代AHSS鋼以鐵素體為基的AHSS鋼的強(qiáng)塑積為15 GPa%以下，主要包括雙相（ DP）鋼、多相（ CP）鋼和相變誘導(dǎo)塑性（ TRIP）鋼，鐵素體貝氏體鋼（FB/SF），馬氏體鋼（MS/PHS）、硼鋼（HF）；

    （2）第二代AHSS鋼以?shī)W氏體為基的AHSS鋼的強(qiáng)塑積為50 GPa%以上，主要包括奧氏體孿晶誘導(dǎo)塑性（ TWIP） 鋼（主要鋼種）、誘導(dǎo)塑性輕鋼（L-IP） 和剪切帶強(qiáng)化（SIP）鋼；

    （3）第三代AHSS鋼以馬氏體、回火馬氏體、亞微米晶/納米晶組織或沉淀強(qiáng)化的高強(qiáng)度BCC組織，強(qiáng)塑積20 -40GPa%，主要包括TBF鋼（TRIP Aided Bainitic Ferrite steels），中錳鋼（medium Mn-Trip），Q&P鋼（Quenching-Partitioning Steel）。第三代AHSS鋼以“多相、亞穩(wěn)、多尺度”為特征的組織調(diào)控理論的指導(dǎo)下，提出高強(qiáng)塑積第三代汽車鋼的超細(xì)晶基體與亞穩(wěn)相的組織調(diào)控思路，采用新型中錳合金化和逆轉(zhuǎn)變奧氏體（ART）退火的技術(shù)思路。

先進(jìn)高強(qiáng)鋼的組織結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系分析總結(jié)

（上圖陰影區(qū)域是第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼強(qiáng)塑積的研發(fā)目標(biāo)，下圖紅色區(qū)域表明第三代先進(jìn)高強(qiáng)鋼要含有30%~40%的亞穩(wěn)奧氏體含量）

    第一代先進(jìn)高強(qiáng)鋼

    3.1 DP鋼（Dual-Phase Steel）

    3.1.1 顯微組織（Microstructure）

    DP鋼的顯微組織主要為鐵素體和馬氏體，馬氏體組織以島狀彌散分布在鐵素體基體上（如圖2所示）。鐵素體較軟，使鋼材具備較好的塑性。馬氏體較硬，使鋼材具備較高的強(qiáng)度。DP鋼的強(qiáng)度隨較硬的馬氏體所占比例提高而增強(qiáng)。

DP鋼的顯微組織

    3.1.2 性能特點(diǎn)

    （1）屈強(qiáng)比較低（一般為0.5～0.65），不僅易于加工，而且具有僅次于TRIP鋼的高延伸率；

    （2）應(yīng)變集中在低強(qiáng)度的鐵素體相上，使其具有獨(dú)特的高加工硬化率，尤其在低的應(yīng)變區(qū)（2%～3%），屈服強(qiáng)度提高很快（140～220MPa）；

    （3）無(wú)屈服延伸，無(wú)時(shí)效；

    （4）呈烘烤硬化特性（可達(dá)30～150MPa）；

    （5）良好地碰撞能量吸收性能。

    3.1.3 應(yīng)用

    雙相鋼是先進(jìn)高強(qiáng)度鋼中應(yīng)用最為廣泛的一類鋼種。如表2所示，可看出雙相鋼C級(jí)車上所應(yīng)用部件的使用情況。雙相鋼最適用于結(jié)構(gòu)件及其加強(qiáng)件，在外板上也有廣泛的應(yīng)用。雙相鋼在C級(jí)車上占到了整個(gè)結(jié)構(gòu)用鋼的74%左右。對(duì)于450/500MPa級(jí)別的雙相鋼常用于車門(mén)外板等外露件，比標(biāo)準(zhǔn)鋼種的抗凹陷能力高20%，可有15%的減重潛能；而600/780/1000/1180MPa級(jí)別的雙相鋼則適用于生產(chǎn)各類結(jié)構(gòu)件和安全部件，常見(jiàn)的部件有縱梁、橫梁、車底十字構(gòu)架、防撞加強(qiáng)構(gòu)件、前翼構(gòu)件、車輪等。

DP鋼在汽車部件中典型應(yīng)用

    3.1.4 缺點(diǎn)

    雙相鋼的沖壓回彈是該材料面臨的最大挑戰(zhàn)。由于冷軋雙相鋼的高強(qiáng)度級(jí)別，在沖壓成形過(guò)程中，材料必然存在較大的內(nèi)應(yīng)力。成形完成從模具中取出時(shí)，材料的高內(nèi)應(yīng)力使零件很容易產(chǎn)生回彈，造成零件的扭曲與翹曲。

    雙相鋼的沖壓開(kāi)裂則是另一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。開(kāi)裂傾向主要是由于雙相鋼中的鐵素體和馬氏體兩種相之間的力學(xué)性能差異巨大，成形過(guò)程中在兩相的界面之間造成應(yīng)力集中，從而引起界面間的開(kāi)裂。

    3.2 CP鋼（Complex Phase steel）

    3.2.1 顯微組織

    CP鋼的顯微組織以鐵素體/貝氏體為基體，含有少量的馬氏體、殘余奧氏體以及珠光體。通過(guò)再結(jié)晶和Ti/Nb等微量元素形成的析出相達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。

 CP 800/1000 熱軋鋼的顯微組織

    3.2.2 性能特點(diǎn)

    CP鋼具有非常高的抗拉強(qiáng)度，與同等抗拉強(qiáng)度的雙相鋼相比，其屈服強(qiáng)度明顯要高很多，且有較高的能力吸收能力和較高的殘余應(yīng)變能力，擴(kuò)孔性能好。

    3.2.3 應(yīng)用

CP鋼在汽車部件中典型應(yīng)用

    3.3 FB鋼（Ferritic-Bainitic steel）

    3.3.1 顯微組織

    FB鋼的顯微組織由鐵素體和貝氏體組成。FB鋼是過(guò)冷奧氏體在珠光體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變之間的中溫區(qū)域內(nèi)發(fā)生的轉(zhuǎn)變而形成。

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