□ 董 剛 齊殿威

一、技術背景

隨著汽車先進高強鋼生產工藝的改善和技術更新，現(xiàn)有汽車鋼已劃分為第一代、第二代和第三代。其中，中錳鋼和Q&P鋼作為第三代汽車鋼，因其較好的力學性能，受到了各大汽車制造商的青睞。第一代先進汽車高強鋼主要包括無間隙原子鋼（IF）、高強度低合金鋼（HSLA）、雙相鋼（DP）、相變誘發(fā)塑性鋼（TRIP）和馬氏體鋼等鋼種，其強塑積為10～20GPa·%。第一代先進汽車高強鋼已經可以應用于汽車工業(yè)。第二代先進汽車高強鋼具有較高的合金元素添加，如添加較高比例錳元素的孿晶誘發(fā)塑性鋼（TWIP）。第二代先進高強鋼的織構基本為全奧氏體組織，強塑積往往在50GPa·%以上。由于第二代先進汽車高強鋼添加了較高比例的合金元素，并且需要復雜的處理工藝，因此第二代先進汽車高強鋼成本較高，其應用受到了一定限制。第三代先進高強鋼織構基本是一種以貝氏體、馬氏體或兼而有之的高強度相為基體，以殘余奧氏體、少量鐵素體為韌性相，強塑積在20～40GPa·%的多相鋼，具有多相、亞穩(wěn)和多尺度的精細組織。

相對于第二代先進汽車高強鋼，第三代先進汽車高強鋼的目標是降低合金添加量以降低成本，獲得較高強塑積及良好成型性的先進汽車高強鋼，從而滿足汽車工業(yè)的需求。目前認為，中錳鋼是第三代先進汽車高強鋼的重要發(fā)展方向。

第三代汽車鋼是2007年由美國科學家首先提出開發(fā)的，這類鋼材性能和成本介于第一代和第二代汽車鋼之間，強度高、可塑性強，性價比更易被企業(yè)接受。第三代汽車鋼，是指輕量化和安全性指標高于第一代汽車鋼、生產成本又低于第二代汽車鋼的高強高塑鋼，主要通過多相、亞穩(wěn)和多尺度的組織精細調控獲得，其強塑積一般為30GPa·%以上，伸長率35%以上，強度900MPa以上。本文根據檢索到的專利情況，將強度為780MPa、880MPa、980MPa、1 180MPa及以上級別，強塑積在25～45GPa·%，伸長率在24%～51%的汽車用鋼統(tǒng)稱為第三代汽車鋼。

二、專利概況

1.專利地域分布

2008—2017年在全世界公開的第三代汽車鋼專利共涉及5個國家和組織，包括中國（CN）30件、日本（JP）26件、韓國（KR）8件、世界知識產權組織（WIPO）28件及美國（US）1件。在這些國家和組織中，以在中國、日本、世界知識產權組織公開的專利為主，其公開專利合計84件，占全部公開的第三代汽車鋼專利總數的90.32%。

2.主要申請人公開專利情況

2008—2017年全世界公開的第三代汽車鋼專利共涉及國內外申請人21個，以鋼鐵公司和大學為主，其中國外申請人5個，國內申請人16個，詳見圖1。

圖1 2008—2017年第三代汽車鋼專利主要申請人的專利數量分布

由圖1可知，國外以JFE、神戶制鋼、新日鐵住金及浦項為主的申請人在申請公開專利數量上位居前列，尤其是JFE和神戶制鋼最近2年對第三代汽車鋼的研發(fā)數量突飛猛進。國內申請人以北京科技大學和東北大學為主，其次是鞍鋼和武鋼，但從數量看，均無法與國外申請人相提并論。尤其是雖然申請人很多，但有關第三代汽車鋼的研發(fā)十分零散，沒有形成規(guī)模，申請公開第三代汽車鋼專利僅為1件的申請人多達11家。從鋼鐵企業(yè)看，武鋼近2年沒有公開有關第三代汽車鋼研發(fā)進展方面的專利。

此外，從研讀專利過程中發(fā)現(xiàn)，JFE、神戶制鋼等國外公司非常注重國際專利的申請。從2016—2017年公開的專利看，JFE申請公開PCT國際專利19件，神戶制鋼6件，浦項1件。截至2017年，尚未有國內申請人申請過國際專利。

三、第三代汽車鋼專利技術分析

1.抗拉強度780MPa的第三代汽車鋼專利技術

國內外申請人申請公開的抗拉強度為780MPa的第三代汽車鋼板專利有：WO2016093598A，申請人浦項；CN201710598094，申請人首鋼；JP2017145466A，申請人新日鐵住金；CN201610867413，申請人馬鋼。

2.抗拉強度880MPa的第三代汽車鋼專利技術

國內外申請人申請公開的抗拉強度為880MPa的第三代汽車鋼板專利有：CN201610058165，申請人河北鋼鐵；WO2017141588A和WO2017141587A，申請人JFE；WO2017141740A，申請人神戶制鋼；KR2016078839A，申請人浦項。

3.抗拉強度980MPa的第三代汽車鋼專利技術

抗拉強度為980MPa的第三代汽車鋼專利主要由國外申請人，特別是神戶制鋼和JFE申請公開，這2個申請人基本以抗拉強度980MPa以上級別的專利為主，具體為：WO2017154401A，申請人JFE；JP2016028172A，申請人新日鐵住金；WO2016136625A，申請人神戶制鋼；KR1736635B1，申請人浦項；CN201610784977，申請人內蒙古科技大學；CN201710660260，申請人鞍鋼（攀鋼集團）。

4.抗拉強度1 180MPa及以上級別的第三代汽車鋼專利技術

公開的抗拉強度為1 180MPa及以上級別第三代汽車鋼專利涉及到的國內外申請人較為分散，尚未形成一家獨大的局面。國內有山東建筑大學、上海交通大學、東北大學及寶山鋼鐵股份有限公司等。國外有新日鐵住金、JFE和神戶制鋼等。具體為：CN201710207367，申請人山東建筑大學；CN201510730748，申請人上海交通大學；CN201710786424，申請人東北大學；CN201610601222，申請人寶鋼；JP2017145469，申請人新日鐵住金；WO2017141953A ，申請人JFE；JP2016050337A，申請人神戶制鋼。

從以上這些熱軋板、冷軋板及鍍鋅板專利技術要點、工藝參數和效果來看，具有以下特點：

（1）熱軋板的成分設計中對碳含量限定基本在0.15%～0.30%，而對錳含量限定范圍各專利之間差異較大，含量范圍低至1.80%～3.50%，最高3.00%～8.00%。此外，有部分熱軋板專利要求添加鉻、鉬、硼、銅、鎳、鈮、硅、釩、鈣和鎂等多種合金化元素1種以上，但也有個別熱軋鋼板專利沒有明確規(guī)定添加何種合金元素，但均對其他關鍵元素硅、酸溶鋁、磷、氮、硫的含量范圍進行了限定。

（2）冷軋板成分方案中碳、錳、硅、酸溶鋁元素含量限定范圍與熱軋板類似，但武鋼公開的專利中將錳含量增至7.00%～11.00%的高限范圍，在國內外申請人中較為特殊。

（3）開發(fā)的鍍層用專利鋼的成分設計方案相對最為復雜，部分專利所提及的成分達20多種，并提供幾組合金元素添加方案。

（4）有些專利鋼可同時提供熱軋板、冷軋板和鍍層板，其成分設計中的主要成分碳、硅、錳、磷、硫和酸溶鋁含量大同小異，但添加的合金化元素有所不同，有的專利限于添加鉻、鈣和硼等合金元素，有的專利限于添加銻、錫、鉭、鈣、鎂、REM等合金元素。

（5）典型第三代汽車鋼組織一般由馬氏體、殘余奧氏體及少量鐵素體構成，但浦項公開專利中第三代鋼以回火馬氏體、貝氏體、鐵素體及馬氏體為主，比較特殊。

四、結論

截至目前，世界各大鋼鐵企業(yè)、大學、科研機構對第三代汽車鋼已經進行了10多年的研究開發(fā)，不過僅就專利研發(fā)勢頭看，專利申請人主要集中在日本JFE、神戶制鋼和新日鐵等鋼鐵企業(yè)，特別是自2016年以來已在專利數量上逐漸形成壟斷之勢，JFE和神戶近2年專利數量增幅巨大。相較而言，國內除個別大學對第三代汽車鋼研究相對活躍，其他申請人從公開的專利數量看，顯得不積極，申請人也十分分散。在國內，北京科技大學和東北大學對第三代汽車鋼的研究最為突出。國外則以日本幾家世界著名的鋼鐵企業(yè)為主，其中神戶和JFE公司都以研發(fā)抗拉強度在980MP以上級別的技術領域為主，且都以申請PCT國際專利為主。隨著各申請人對第三代汽車鋼的深入研究和開發(fā)，可以預見，該鋼的力學性能、可鍍性、表面質量等各項指標的綜合性能會越來越穩(wěn)定。以汽車輕量化、低成本、安全為目的而開發(fā)的、具有較好綜合力學性能的第三代汽車鋼也許將會逐漸成為汽車用鋼的主力軍。