中国汽车发展趋势及汽车用钢面临的机遇与挑战

 首先对中国汽车发展的现状与趋势进行了分析预测,2020年中国汽车产量可能达到3 600万辆。伴随汽车迅速发展的同时,汽车用钢也面临安全、环境、资源、能源及成本等方面的挑战。中国汽车的高速增长和庞大的市场为汽车用钢的发展带来重大机遇,同时冶金行业也面临来自非钢材料的激烈竞争和用户方面的挑战。文章就汽车用钢的发展潜力和钢铁行业可能采取的应对方案进行了讨论,分析了近年汽车用高强钢合金含量的发展、新型高强钢的组织性能精细控制及应用技术、超高强双相钢及新型淬火配分钢的精细组织、冷轧高强钢中的纳米粒子析出控制、热成形钢的工艺与组织性能以及先进高强钢的成形应用技术等。最后,举例介绍了汽车用钢供应商的先期介入（EVI）服务体系的加强与完善。     

超高强钢热影响区组织特征的热模拟研究

超高强钢对汽车轻量化具有重要意义,可在不降低汽车安全性的前提下,降低车身自重。超高强钢在点焊过程中的热影响区软化是进一步提高超高强钢承载能力的关键。本文采用Gleeble 3800热模拟试验机,对超高强钢电阻点焊过程中热影响区的组织转变进行了模拟,研究了热影响区不同区域的微观组织和显微硬度。研究显示,B1500HS超高强钢在加热到Ac3以上温度时,形成索氏体和铁素体组织。加热到Ac1-Ac3之间的温度时形成珠光体和铁素体组织。加热到Ac1以下温度时形成铁素体和残留马氏体组织。热影响区的最低硬度出现在临界热影响区。通过加快冷却速度,以获得高硬度的马氏体相,可以提高接头的承载能力。     

汽车用热基镀锌高强钢的研发进展

 日益复杂的服役环境,对汽车底盘及结构内件耐蚀性提出了更高要求,常规酸洗板已无法满足。以低合金高强钢(HSLA)、铁素体贝氏体钢(FB)和复相钢(CP)为代表的热基镀锌高强钢兼具热轧钢板的高成形性及镀层钢板的高耐蚀性,取代酸洗板用于汽车底盘和结构内件制造,不仅可以提高整车防腐性能,还可以降低零件修复、更换和再生产带来的能源消耗与碳排放,为汽车企业选材用材升级、降本增效提供了重要解决方案。汽车用热基镀锌高强钢对组织性能及表面质量的要求极其严格,国内外具备产品开发及稳定供货能力的企业很少。从化学成分、热轧、冷却、卷取和退火等工艺参数对微观组织及析出相的影响方面阐述了热基镀锌高强钢组织性能调控机理,以色差、漏镀和锌流纹等缺陷为例概述了热基镀锌高强钢表面问题产生的原因及相应的攻关方向。重点介绍了锌铝镁镀层在耐腐蚀方面的优势以及热基锌铝镁产品的主要应用途径。综述了国内外汽车用热基镀锌高强钢的生产及应用现状,指出进一步提升综合性能、改善表面质量和拓展极限规格是其发展方向。同时指出,需要持续关注热基镀锌高强钢生产和应用方面的问题,如色差、漏镀和锌流纹等表面问题,焊接飞溅、气孔和LME裂纹问题以及针对底盘特定腐蚀环境的耐蚀性数据积累及评价。     

河钢集团汽车板产品研发与技术创新

 为了应对汽车行业对安全性、轻量化及节能环保的要求,河钢集团构建了汽车板生产、研发与EVI的创新体系,在此基础上实现了超深冲、高强钢系列品种的全覆盖,运用轻量化材料技术实现抗拉强度980 MPa 级的DP钢、780 MPa级的TRIP钢、1 500 MPa级的马氏体钢和热成形钢的批量供货,创新并实现了1 180 MPa级的DP钢、镀层热成形钢以及Q&P钢生产工艺。此外,介绍了河钢集团典型的轻量化钢种DP钢、马氏体钢、镀层热成形钢、Q&P钢的产品技术特点,指出汽车板材料轻量化和提升应用技术服务等是今后河钢集团汽车板产品结构调整与技术创新的发展方向。     

汽车用冷轧超高强度双相钢的研发和生产

综述国内外汽车用冷轧超高强度双相钢的研究开发和生产工艺,包括冷轧超高强度双相、超高强度热镀锌双相钢的性能特点及成形性、高速冷却连退技术、锌淬技术等生产技术,提出汽车用冷轧超高强度双相钢的发展方向.     

浦项镀锌汽车钢板的新进展

介绍了浦项镀锌汽车钢板新进展。传统汽车用钢的升级,通过成分优化等手段提高汽车用钢（包括先进高强钢）性能;与镀层质量相关的工艺技术的研发,通过工艺和设备的优化来改善产品的表面质量和镀层性能;U（Ultra）-AHSS钢和X-AHSS的研发,以TWIP钢为代表,成分设计和工艺设计并重,着力于同时具有超高强度和更好成形性能的新产品;最终形成具有极强核心竞争力的汽车镀锌钢板的产品和技术发展空间。     

液压成形技术及其在汽车工业中的应用介绍

液压成形技术由于其出色的零件成形质量、相对简单的加工工艺,被广泛应用于汽车、航天航空等制造业。主要介绍了管材和板材液压成形的技术原理和特点、国内发展现状以及在汽车工业中的应用,同时也简要介绍了超高强钢液压成形技术在汽车零件制造方面的应用。液压成形技术虽具有一定优势,但在汽车板材成形和超高强钢零件的工业化生产方面还有待发展。     

亚稳奥氏体和微合金元素对冷轧高强汽车钢性能的影响

介绍了亚稳奥氏体和微合金元素（Nb、V）对TRIP钢、TWIP钢和Q＆P钢等冷轧高强汽车钢性能的影响。主要包括调控冷轧高强汽车钢亚稳奥氏体组织的成分体系和连续退火工艺、亚稳奥氏体组织特征及测量方法,及其对高强汽车钢强塑积、拉伸曲线形状等性能的影响等。同时介绍了微合金元素（V、Nb）对冷轧高强汽车钢成形性、强度等级、延迟断裂等个性化性能的影响。     

稀土在汽车用先进高强钢中的研究现状

成分设计与优化是先进高强钢增强、增塑以及增韧的关键技术之一。随着钢质高纯化装备和技术的进步与发展,稀土元素在钢中的应用已由净化、夹杂物改性逐步向微合金化过渡。从第一代铁素体基软钢和高强低合金钢向第二代奥氏体基超高强钢,再到多相、亚稳和多尺度组织调控的第三代高强韧性钢,先进高强钢的微合金化技术一直是控制组织和性能的有效举措。稀土原子具备较大原子半径以及与O、S的高亲和力等优异特性,可从控制凝固与固态相变,影响碳元素与合金元素的扩散等多方面影响先进高强钢的组织结构,从而对其力学性能、成形性能以及耐腐蚀等服役性能产生显著影响。本文阐述了稀土元素分别在第一代、第二代和第三代典型先进高强钢中的作用机理,并展望了稀土元素在未来汽车钢中的应用前景。      

新一代汽车用先进高强钢的成形与应用

针对目前国内外汽车发展现状及对汽车用高强钢使用性能的需求,综合分析了先进高强钢研究开发的热点和发展趋势,重点分析了新一代先进高强钢的变形行为、成形技术及成形性、构件碰撞性能的研究和应用现状,对未来发展进行了展望。同时指出,在先进高强钢(AHSS)的开发和应用上,面对来自客户和加工制造方面的挑战,需要搞清和解决先进高强钢微观组织的精细构成特征与变形过程中微观缺陷形成发展的内在规律、高强钢板在动态变形条件下的变形行为表征、高强钢板构件碰撞性能科学评估方法及体系。形成新一代汽车用先进高强钢的成形及应用技术基础,为实现以节能减排和安全性为标志的新一代汽车用先进高强钢在中国的加快发展和应用打下坚实的基础。     

武钢高强汽车用钢板开发和应用研究进展

高强钢和先进制造技术是实现汽车轻量化制造的有效途径。武钢研制开发出了一系列的高强度汽车钢板,包括高强IF钢、烘烤硬化BH钢、高强低合金HSLA钢、双相DP钢、TRIP钢、TWIP钢等的冷轧连退、热镀锌钢板,以及强度1 300 MPa级及以上的热冲压成形钢板,满足汽车整车制造需求。同时,武钢积极开展用户技术研究,通过先期介入EVI技术服务,以及热冲压成形、柔性辊压成形等先进制造技术开发,为汽车轻量化设计与制造提供支持。     

提高汽车安全性的先进高强钢高效成形技术

先进高强钢与高效成形技术相结合并通过部件整合,可减轻部件质量或减少部件的使用,在提高汽车碰撞安全性的同时减轻车体结构的质量。总结了先进高强钢的激光拼焊板、定制钢材、热成形、拼焊板热成形、连续变截面板热成形、定制回火、定制热成形等高效成形技术的研究和开发现状。展望未来,顺应汽车轻量化、提高汽车碰撞安全性能、降低制造成本和未来钢制汽车发展的需求,兼顾汽车轻量化和提高汽车碰撞安全性的先进高强钢高效成形技术必将获得深入研究和广泛应用。     

攀钢成功试制汽车用高端高强度钢板

正攀钢近日在西昌钢钒板材厂成功试制出1200兆帕级热成形钢,为汽车用钢全品种和全规格批量稳定供货打下了坚实基础。热成形钢是汽车用高端高强度钢板。热成形前微观组织由铁素体和珠光体等组成,具有低强度、良好塑性和易成形等优点;热成形后微观组织主要由马氏体组成,具有超高强度(最高抗拉强度可达1500兆帕以上)的特性,广泛应用于汽车结构件和加强件,包括立柱、保险杠和防撞梁等。热成形钢由于碳和微合金含量     

热成形配分工艺对超高强钢组织和力学性能的影响

用热冲压模具研究了超高强度钢30CrMnSi2Nb热冲压配分工艺,测试了两步法淬火和配分处理工艺对超高强度钢的组织演变和强塑性能的影响规律。利用光学电镜(OM)、扫描电镜(SEM)进行了微观组织观察,用X射线衍射仪(XRD)研究了残余奥氏体含量的变化规律。结果表明:热成形配分工艺可明显提高钢的塑性和强塑积;配分过程中,碳配分和均匀化在几十秒内可完成;残余奥氏体含量是决定淬火马氏体钢塑性的主要控制因素。证实了热冲压淬火和配分工艺是一种可获得超高强度兼具高塑性汽车钢板的新型热成形处理工艺。     

先进高强度汽车钢的发展趋势与挑战

 高强钢在汽车轻量化、节能减排、成本方面具有一定的优势与潜力，目前，仍是汽车的主要材料。高强钢的使用比例逐年增加，并且向更高强度方向发展，生产方式呈现出钢板“以热代冷”、零件成形“以冷代热”的低成本发展趋势，依靠亚稳奥氏体增强、增塑的第三代汽车钢成为先进高强钢的重要发展方向，然而，先进高强钢的发展给材料、工艺、装备等带来了新的挑战。     

980MPa级超高强Q&P钢的成形失效研究与改进

随着汽车行业在车身安全性方面的要求不断提高,开发出具有更高强度、更高碰撞吸收能等优异成形失效特性的新一代汽车用先进钢铁材料是汽车制造领域快速发展的迫切需求。超高强冷轧淬火配分Q&P钢是具有高强度、高碰撞吸收能的新一代汽车用先进钢铁材料的代表,符合汽车等先进制造行业发展需求,但其冲压成形失效等问题,制约Q&P钢的进一步广泛应用。本文通过分析980 MPa级超高强Q&P钢的成形失效现象,发现冲压失效现象主要发生在钢卷头尾部,失效部位取样的屈服强度及抗拉强度均明显高于正常部位,且总伸长率下降了三分之一以上;失效部位的显微组织特征是残余奥氏体含量下降。引起冲压失效的工艺因素主要是热轧卷取阶段的温度稳定性差,头尾部的卷取温度过低时,得到的热轧组织不利于后续淬火配分中获得大量稳定性良好的残余奥氏体。通过工艺优化改进,并经过成形极限评价,980 MPa级超高强Q&P钢成品卷冲压成形性有了很大提高,用户反馈良好。     

热浸镀工艺对热成形钢铝硅镀层的影响

随着汽车轻量化的不断发展,热成形钢得到越来越快的发展,普通镀层已满足不了热成形工艺的要求。热浸镀铝硅钢板具有优良的耐热耐腐蚀性能、抗高温氧化性能和外观装饰性能等,得到普遍的应用。目前国内对铝硅镀层研究甚少,国内汽车制造厂使用的镀铝硅热冲压成形钢主要依靠进口。利用CAG-III热浸镀锌模拟试验机,针对不同热浸镀工艺对热成形钢板进行热浸镀铝硅试验,通过扫描电镜等手段进行表面和截面形貌观察及能谱分析。试验结果表明,铝硅镀层截面组织主要由铝基固溶体、Al-Fe-Si三元合金和Fe-Al二元合金组成,当浸镀温度为690 ℃、浸镀时间为5 s时为最优浸镀工艺。     

2000 MPa级以上超高强预应力钢绞线组织性能调控研究现状

随着国家高速公路、铁路等公共设施逐渐扩展,对钢绞线力学性能的要求也在不断提高,目前应用普遍的1 860 MPa级预应力钢绞线已无法满足使用要求。使用超高强钢绞线具有高效、节能、经济、低碳等优势。国内诸多钢铁企业正在尝试开发2 000 MPa级以上超高强预应力钢绞线,但由于缺乏对钢绞线产品明确的组织性能控制目标,无法同时兼顾其各项性能,而且无法进行批量生产和投入使用。综述了超高强预应力钢绞线的发展趋势,从珠光体片层的晶界强化、铁素体内的位错强化、渗碳体溶解的固溶强化等方面深入探讨了其强化机理;提出高碳钢原料盘条的成分设计优化和组织调控方向,可为超高强预应力钢绞线最终组织性能的保证奠定基础;而控制钢绞线深加工过程中拉拔模具角度、拉拔变形量分配、稳定化处理温度与张力等参数,可以进一步改善其组织性能;最后针对超高强钢绞线研究及产业化过程中的瓶颈问题进行总结,围绕未来钢绞线产品综合性能提高的迫切需求,提出超高强钢绞线开发的发展趋势,旨在为2 000 MPa级以上超高强预应力钢绞线的产业化提供方向。     

热处理工艺对铝硅镀层热成形钢组织性能的影响

为深入理解不同热处理工艺参数对铝硅镀层热成形钢组织性能的影响规律,主要研究了加热温度和保温时间对铝硅镀层热成形钢的硬度、微观组织、镀层厚度和镀层成分的影响。结果表明,当加热温度不大于 900 ℃ 时,铝硅镀层热成形钢的硬度随着保温时间的增加而增加;当加热温度大于 900 ℃ 时,铝硅镀层热成形钢的硬度随着保温时间的增加而下降。当加热温度为850~930 ℃,保温时间为 4、8 min 时铝硅镀层热成形钢的微观组织在模具淬火冷却过程中均转化成为马氏体。在相同加热温度下,铝硅镀层热成形钢合金层的厚度随着保温时间的增加而增大,当加热温度升高至 930 ℃ 时,镀层因氧化而挥发严重,导致镀层变薄,所以铝硅镀层热成形钢的加热温度应控制在 930 ℃ 以下。保温温度升高、保温时间增加导致元素扩散显著,聚集的硅元素含量和面积由于其不断向四周扩散而降低。同时铁元素大量扩散到镀层中,镀层中铁元素含量增加显著。高温下,镀层发生明显的氧化反应,氧化反应促进了微孔洞的形核和长大。     

先进高强度汽车用钢板研究进展与技术应用现状

综述了第一、二、三代先进高强度汽车用钢的理论研究与生产现状,并具体介绍了辊压成形、液压成形、热成形、百足成形和链模成形等几种先进高强钢应用技术的最新进展。先进高强度用钢成分与性能体系趋于完备,强塑积从10GPa·%到60GPa·%钢种的研发与应用极大地满足了汽车轻量化选材与用材的需求,可以预见兼具高强度与高塑性的第三代先进高强度汽车板是未来发展的方向,将得到越来越广泛地应用。先进高强度用钢仍有很多与生产相关的技术需要突破,应用技术的开发也需要加大力度。