【最新综述】高强度高塑性第三代汽车钢的M3组织调控理论与技术

   

题目: 高强度高塑性第三代汽车钢的M³组织调控理论与技术

作者: 王存宇¹, 常颖², 周峰峦¹, 曹文全¹, 董瀚^1,3, 翁宇庆¹

单位: 1 钢铁研究总院特殊钢研究所,北京 100081

2 大连理工大学汽车工程学院,大连 116024

3 上海大学材料科学与工程学院,上海 200444

2020, 56 (4): 400-410.   

DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00371

摘要: 高强度、高塑性是汽车钢的重要发展方向，本文综述了高强度高塑性第三代汽车钢的“多相(multiphase)、亚稳(metastable)和多尺度(multiscale)”M³组织性能调控理论和技术，以及面临的新挑战。M³组织与性能调控理论为高强度高塑性钢提供了理论支持，亚稳奥氏体的相变诱发塑性(TRIP)效应能够提高加工硬化率并推迟颈缩的发生，从而提高了钢的强度与塑性，同时产生了剪切边裂纹敏感性提高，氢致延迟断裂性能下降，循环载荷下亚稳奥氏体的转变行为复杂等新的问题和挑战。当前，含亚稳奥氏体高强度高塑性钢的质量一致性和应用基础研究缺乏，而汽车钢作为量大面广的产品，需要从它的成分设计和组织调控-冲裁切割-成形制造-连接涂装-服役评价等全链条环节中开展组织演变和性能评估，充分考虑产品的技术适用性和成本，进而为组织调控理论和技术的完善提供依据。

关键词: 汽车钢，强度，塑性，亚稳奥氏体，中锰钢，Q&P钢

 0.13C-5Mn钢不同应力-循环周次下亚稳奥氏体转变情况

Transformation of metastable austenite of 0.13C-5Mn steel under different stress-cycle conditions

(a) 435 MPa, 1000 cyc (b) 435 MPa, 4000 cyc (c) 600 MPa, 20 cyc (d) 600 MPa, 100 cyc

展望

高强度、高塑性第三代汽车钢适应了汽车的发展需求，高塑性在一定程度上解决了因强度提高所带来的成形能力下降的难题，提高了碰撞吸能效果，推动了汽车轻量化和安全性提升的进程，促进和带动了高性能汽车钢的产钢和用钢全产业链的技术进步。

提高高强度钢韧塑性的原理和方法的探索永无止境，细晶化、多相化、亚稳化、多尺度化等组织调控理念以及正相变、逆相变的组织调控方法为第三代汽车钢发展提供了良好的思路，并经受了实践检验。需要不断加强高强度、高塑性钢及其生产技术、应用技术的技术基础研究，进一步明确汽车钢加工硬化、裂纹启裂和扩展的基本原理及其调控方法，进而为更高强度、更高塑性钢的开发奠定理论基础；开展高强度高塑性钢的工艺基础研究和应用技术基础研究，为钢的组织性能调控和工艺稳定性提供理论支持。

高性能化和低成本化是未来汽车钢发展的两大趋势，其中高性能化技术面向需要特殊功能的结构件，例如低密度汽车钢、高模量汽车钢、具有超塑性成形能力的汽车钢以及适用于复杂零件成形的高塑性汽车钢等；而低成本化技术既包括适用于生产一般结构件满足使用要求的最低成本汽车钢，也包括汽车钢以热代冷、零件以冷(温)代热成形技术。汽车钢作为量大面广的产品，涉及到基础性能、成形、连接、涂装、服役性能等多方面的要求，需要根据车身对汽车钢性能的要求进行相应的开发，适应市场需求的产品必须要综合考虑技术适用性和成本。

金属学报