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高強鋼板

1、汽車用高強鋼板的發展現狀和趨勢

      汽車工業要求冷軋鋼板重量輕，成形性好，壽命長，安全性好，環境良好。

      第一，汽車輕量化對于提高燃料效率、減少C02排放是極為重要的。為了解決這個問題，需要提高汽車用鋼板的強度，使鋼板在厚度減薄的情況下，仍然可以保持原來的強度水平。DP鋼、TRIP鋼就是為此目的而開發的。

      第二，鋼板的成形性決定了汽車成形過程的生產效率。一般說來，隨著強度的提高，鋼材的成形性就容易惡化，而具有高塑性的鋼板，卻能在經過多階段的加工后，仍然不發生裂紋。近年開發的自潤滑鋼板由于改進了鋼板涂層的潤滑性能，提高了鋼材成形加工的效率。

      第三，汽車的外板有可能遭受沖擊，如果材料強度過低，就容易發生凹陷變形。BH鋼在成形之后，在烤漆過程中可以進一步提高其強度，這實際上讓汽車在使用過程中得到了更高的強度，因而具有良好的抗凹陷性。

      第四，汽車鋼板需要的另一個重要因素是壽命，即耐腐蝕性。特別是在北美，為了除去積雪，人們大量使用對鋼有強烈腐蝕作用的氯化鈣，對汽車鋼板耐腐蝕性提出了更高的要求。應對腐蝕問題的重要措施是對鋼板進行各種表面處理，例如鍍鋅。所以，近年表面處理鋼板的用量持續增長，盡管其價格比普通鋼板要高。另外，低成本的耐腐蝕鋼板也在不斷地被開發出來。

      第五，鋼板的安全性，特別是與沖撞有關的安全性。為了保證乘用者的安全，研究人員目前正在開發既具有高強度，又具有良好耐沖撞性能的高強鋼板，用于汽車的結構件和底盤等部件。

      第六，汽車對鋼板的環保程度有進一步要求。國際上已經制定了一系列法規和制度，強化環境保護，明令禁止使用對人類有害的物質。近年開發的無三價鉻、無鉛的涂鍍層板，就順應了這種趨勢。

汽車用冷軋鋼板的類型性能

      由于采用不同的強化機制，汽車用鋼板有不同的組織，因而有不同的強度水平。其中，抗拉強度低于270MPa的鋼板，主要是用作面板的低強度IF鋼和低碳鋼；抗拉強度在270~700MPa的屬于高強度鋼，包括高強度IF鋼、BH鋼、C-Mn鋼、HSLA鋼以及一部分DP鋼和TRIP鋼；超過700MPa的鋼板為超高強度鋼板，包括高強度級別的TRIP鋼、DP鋼以及馬氏體鋼和新開發的TWIP鋼。其中TWIP鋼由于其獨特的高延伸、高強度而受到人們的重視(表1所示為汽車用高強度鋼板的強化機制、化學成分設計、強度水平、應用舉例)。
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      不同的汽車零件，將經歷不同特征的變形過程，因而要求使用不同類型的鋼板�？紤]到材料特性和強度水平，一般將汽車零件分為面板、結構件、加強件和底盤。

      汽車面板不僅要求有良好的剛性，還要求在受到壓力或沖擊時，具有良好的抗凹陷性。盡管提高屈服強度可以提高抗凹陷性，但是為了防止沖壓過程中鋼板表面發生畸變，屈服強度一般不超過240MPa。為了解決成形性和抗凹陷性的矛盾，研究人員開發了BH鋼。BH鋼在成形加工中強度低，成形后材料發生加工硬化，強度有所提高。經過烘烤涂漆后，BH鋼的強度進一步提高，較好地解決了上述成形性和抗凹陷性的矛盾。過去20年，BH鋼的應用增長迅速。另外，IF鋼(包括低強度的軟鋼和高強IF鋼板)的特點是有非常大的延伸性和良好的深沖性能，因而廣泛用于制造汽車面板。

      結構件和加強件是重要的安全防護件，因此必須具有高的沖擊吸收能力。當然，此種鋼材必須具有良好的成形性能，以便沖制成形狀復雜的零件。對于高強鋼來說，一般隨著鋼板強度的增加，其延伸率降低。DP鋼和TRIP鋼兼有高的強度和良好的延伸，因而廣泛應用于汽車的結構件和加強件，如車門和后背箱蓋等。

      對于車體下部的結構件，過去以沉淀硬化鋼為主。但是，近年兼有強度和優良成形性能的DP鋼和TRIP鋼的應用已呈上升趨勢。比如，780MPa超強鋼板用于懸掛件和車輪等車體下部零件；超強沉淀硬化鋼和馬氏體鋼用于高剛性的零件，如緩沖器和沖擊梁；1470MPa級的超強鋼板用于震動吸收裝置，如安裝在緩沖器和車門上的防震沖擊梁。

2、汽車用高強冷軋鋼板的發展趨勢

      1．耐腐蝕鋼板。由于高強鋼板成分設計和變形規律有自己的特點，所以涂鍍過程有較大難度。首先，高強鋼板采用一定含量的Mn和Si也經常使用各種合金元素，由于不同元素與鐵的氧化特性不同，一些元素發生選擇性氧化，常常會在鋼材表面形成氧化物，這些氧化物會造成漏鍍點，導致材料的涂鍍質量和抗腐蝕能力變差。其次，由于高強鋼板，如DP或TRIP，熱處理的溫度制度，特別是等溫時效處理的溫度，與涂鍍的溫度不一致，需要調整高強鋼板連續退火和熱浸鍍的溫度制度。此外，如何調整和控制高強鋼板熱處理的溫度制度，實現需要的高冷卻速率和柔性化的退火與熱處理制度，也是迫切需要解決的問題。

      2．TWIP鋼。由于環保和節能的要求，需要減輕車體重量；但如果要安全和舒適，又會引起車重增加。為了解決這一對矛盾，需要同時提高材料的成形性和材料的強度，實現材料強度和延展性的平衡。近年開發的TWIP鋼就是在這個方向上的一個重要進展。與DDQ級沖壓板相比，TWIP鋼同樣可以沖制各種形狀復雜的零件，強度卻要高出2-5倍；其抗拉強度與熱處理鋼相當，延展性卻比熱處理鋼強10倍；TWlP鋼有非常強的加工硬化能力和非常大的延伸率，這種性能即使在高應變速率下也能保持。因而，TWIP鋼在撞擊等高應變過程中，可以保證汽車非常高的安全性。這是TWIP鋼受到青睞的一個非常重要的原因。

      3．熱沖鋼板。隨著強度的提高，鋼板成形性能下降，形狀凍結性變差，造成成形負荷增大，工具、模具的磨損和損壞嚴重。所以，研究人員近年研發了“熱沖+熱處理”的處理方法，以滿足客戶對進一步提高鋼板強度的迫切要求。