胡新平，羅琴琴

（瑞金中等專業(yè)學(xué)校，江西 瑞金 342515）

1 第三代高強(qiáng)度鋼概述及分類

在汽車的用鋼領(lǐng)域內(nèi)，鋼產(chǎn)品最重要的指標(biāo)是強(qiáng)度，一般情況下，對于鋼抗拉強(qiáng)度大于340Mpa級別的鋼，我們稱之為高強(qiáng)鋼。對于鋼抗拉強(qiáng)度大于780Mpa級別的鋼，我們稱之為超高強(qiáng)鋼。對于鋼板來說，材料強(qiáng)度與鋼板的成形性能呈反比關(guān)系，即鋼板材料強(qiáng)度越高，而相應(yīng)鋼板成形性能就會下降，造成很大的沖壓困難，因此對于汽車廠對材料提出的高要求也無法得到相應(yīng)滿足。基于此，相關(guān)鋼鐵研發(fā)人員在材料中引入FCC（奧氏體）相，由于奧氏體本身具有很強(qiáng)的相變強(qiáng)化作用，因此在已有先進(jìn)鋼基礎(chǔ)之上得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)先進(jìn)高強(qiáng)鋼性能提升，當(dāng)前已研制出了全奧氏體組織第二代先進(jìn)汽車用鋼與部分奧氏體組織第三代先進(jìn)高強(qiáng)汽車用鋼。其中第三代汽車用鋼是以貝氏體或馬氏體為基本，然后配合適當(dāng)?shù)臍堄鄪W氏體，從而其延伸率與抗拉強(qiáng)度的乘積達(dá)到了20至40GPa%，處于第一代與第三代鋼的藍(lán)海區(qū)域，已是當(dāng)下研發(fā)汽車用鋼的熱點(diǎn)。

當(dāng)前第三代高強(qiáng)鋼主要分為三種，一種是Q&P淬火與碳分配分退火工藝低合金鋼，最早由美國科羅拉礦業(yè)學(xué)院J G Speer教授提出，該類型鋼已能達(dá)到量產(chǎn)水平。一種是粉末冶金工藝生產(chǎn)的第三代汽車鋼，由美國納米鋼公司提出，但由于該類型剛制作成本太高，因此不利于全面推廣。最后一種是由TRIP鋼工藝結(jié)合奧氏體逆轉(zhuǎn)變ART工藝研發(fā)出的0.1%C-5%Mn的中錳高強(qiáng)鋼，生產(chǎn)成本低且易于生產(chǎn)，當(dāng)前已完成實(shí)驗(yàn)室研究與相關(guān)應(yīng)用驗(yàn)證。這三種類型鋼均滿足汽車用鋼高強(qiáng)度、高可塑性要求，雖然運(yùn)用理論不同，但都是利用一定比例殘留奧氏體并通過相應(yīng)的變形誘導(dǎo)TRIP效應(yīng)使得鋼材實(shí)現(xiàn)了高成形性與高韌性。能夠滿足汽車對鋼材各種性能的應(yīng)用要求。

2 第三代汽車用鋼性能及運(yùn)用評價(jià)

文章主要對第三代汽車用鋼兩類型鋼進(jìn)行在車身運(yùn)用及性能做了大量分析，其鋼板性能包括焊接性、成形性、碰撞吸能性、疲勞性能等多種鋼材性能。并對某一車型相應(yīng)B柱數(shù)模進(jìn)行了相應(yīng)成型模擬仿真。如對于780DP鋼與980QP鋼來說其冷成形能力都較強(qiáng)。一般情況下，第三代汽車用鋼主要應(yīng)用于汽車的安全碰撞，其鋼件作為汽車碰撞主要安全件，因此為了對鋼材在高速碰撞時(shí)其變形能力進(jìn)行相應(yīng)驗(yàn)證，可以通過進(jìn)行高速拉伸性能測試實(shí)驗(yàn)來對其力學(xué)性能進(jìn)行相應(yīng)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Q&P鋼抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度與應(yīng)變速率呈正比，而縮頸前的能量吸收性也與應(yīng)變速率呈正比，即隨著應(yīng)變率的提升，Q&P鋼抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、縮頸前的能量吸收性都隨之增強(qiáng)。通過對980QP鋼的疲勞實(shí)驗(yàn)可得出如下結(jié)論，鋼板的擴(kuò)孔率可以直接反映出鋼板的翻邊拉延性能，鋼板的微觀組織、晶粒度與影響鋼板擴(kuò)孔率因素息息相關(guān)。980QP鋼基體組織較脆弱，為馬氏體組織。因此具有很差的延展性能，側(cè)量的擴(kuò)孔率結(jié)果較低，只達(dá)到了30%。

通過對某車B柱采用980QP鋼與590DP鋼利用AUTOFORM軟件進(jìn)行成形性仿真模擬分析，從結(jié)果可知，上述兩種鋼板材料的成形性能均能滿足汽車應(yīng)用要求，其中從回彈性能來看，Q&P鋼比590DP鋼具有更好的回彈性能，因此對結(jié)構(gòu)相同情況下材料屈服強(qiáng)度與鋼板成形回彈成正比這一結(jié)論進(jìn)行了再次的驗(yàn)證。如某一車型制造前防撞梁采用780MS鋼鋼材，該鋼材的伸長率A80只有3%，因此具有廢品率高、成形性差等特點(diǎn)。而換用980QP鋼進(jìn)行相應(yīng)制造，鋼材的伸長率A80達(dá)到了21%，從而使得產(chǎn)品結(jié)果合格率呈大幅度上升趨勢。再如汽車的后轎殼制造時(shí)采用的鋼材是SAPH440材料，該汽車構(gòu)件由7個(gè)沖壓焊接組成，因此具有加工時(shí)間工序較長，制造成本較高。成品質(zhì)量較重等特點(diǎn)，而采用第三代汽車用鋼型號為0.1CMn5中錳高強(qiáng)鋼材料進(jìn)行同樣汽車構(gòu)件制造，由于該類型鋼材具有較高的屈服強(qiáng)度與伸長率，因此在冷成形時(shí)具有很高的延伸度，以此即可成形，從而有效實(shí)現(xiàn)了加工工藝簡化，降低了加工的成本，有效提升了汽車制造的整體效益。

3 結(jié)語

當(dāng)前市場之上，Q&P類型剛與中錳ART第三代高強(qiáng)度鋼已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度、高韌性的特點(diǎn)，因此能夠滿足未來汽車發(fā)展對安全性與輕量化的需要。上述第三代汽車用鋼同時(shí)還具有良好的可塑性，因此不用特意升級與之匹配的冷成形工藝也能滿足汽車零部件制造要求，因此具有廣闊的市場前景與發(fā)展空間。

［1］李雙一，趙磊，王光，等.第三代高強(qiáng)鋼在汽車應(yīng)用中沖壓特性及回彈研究［J］.汽車零部件，2016，（11）：21-25.

［2］魏元生.第三代高強(qiáng)度汽車鋼的性能與應(yīng)用［J］.金屬熱處理，2015，40（12）：34-39.