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1.2 文献综述
1.2.1 汽车用钢的发展趋势
近年来，汽车用钢在减重和提高安全性方面有了很多进展。汽车用钢的发展关注强度和塑性综合性能的提高[2]。强度的提高可以使汽车厂降低车身重量；而塑性的提高能够满足更加复杂的汽车零件成型性的需要。具有奥氏体组织的高锰钢由于相变诱发塑性(TRIP)或孪晶诱发塑性(TWIP)效应而同时具有高强度、高塑性、高的撞击吸收能，因而得到了广泛的理论和实验上的关注[2]。对于奥氏体高锰钢已进行了很多关于其成分和机械性能的研究，但是其生产加工工艺并没有给予足够的关注。众所周知，此类高锰、高铝钢用常规的汽车板生产工艺生产时可能会存在难点，并且其生产加工时的工艺参数也会对其组织和性能有着重要影响[3]。
我国的汽车工业是近年来发展最快的行业之一，特别是轿车，近年来以平均超过20％的增长率快速发展。2005年中国汽车产量突破570万辆，其中轿车达到295万辆，据预计，2006年中国的汽车产量将突破600万辆，已成为继美、日之后的世界第三大汽车生产和消费国。汽车在给人民带来便利的同时，也带来了交通拥挤、环境污染等诸多问题。因此，开发油耗低和排放少为特征的“环境友好型汽车”成为将来发展的趋势。研究表明，汽车轻量化是实现这一日标的主要措施，车重每减轻10％，可节省燃油3％～7％[4]。但是，在过去的10多年当中，由于舒适、安全性要求的提高，同时混合动力和替代能源的推出都会给汽车带来额外的质量，汽车的质量在逐年增大[4]，这显然不是人们所期望的。
汽车工业为了同时实现减重和提高安全性的目标，需要开发一种抗拉强度超过1GPa 的可成形的超高强度钢。在当前的汽车车型中，汽车厂家通过采用热冲压成形钢和双相钢来实现减重和提高安全性的目的。因此正在开发的第三代汽车用钢要求同时具备高的强度和高的成形性能。第二代高Mn 的先进高强钢，TWIP 钢和SBIP 钢，从汽车厂家得到不同的评价[5]。并且，由于高锰钢具有高的合金成本、生产困难和早期无Al 的TWIP 钢的氢致断裂，许多钢铁企业并不愿意开发高锰钢。中锰钢的双相区退火可以得到比奥氏体区单相区退火更好的力学性能和微观组织。中锰钢的力学性能强烈依赖于退火温度。这种正相关性有利于通过改变中锰钢不同的力学性能来适应不同的应用需求。
1.2.2 典型TWIP钢板的力学性能
开发新型轻型钢车体，该型车比现有的车型更安全、更节能、更有利于环境保护、售价不增加。基本目标是：在不增加成本的前提下，使汽车车身强度有大幅度提高，静态弯曲刚度增加52％，静态扭转刚度增加80％，车体模量增加58％，车重减轻25％，而且不再需要增加补强部件，汽车上使用超轻钢材的最大体积部位是车体外壳，它是用不同规格和等级的钢材通过激光焊接来完成部件的制造，有些部位采用液压成形管件，也不再加补强部件，这样大幅减少制造成本，给汽车制造业带来革命性的改变[6]。
表1-1 典型TWIP钢板和其它钢板的力学性能[6]
成分体系 钢种 ReL/Mpa Rm/Mpa A/%
Fe-1.5Mn-1.2Si-0.2C TRIP 450 700 25
Fe-15Mn-3Al-3Si-0.02C TRIP 350 1050 35
Fe-25Mn-3Al-3Si-0.03C TWIP 260 650 80
Fe-23Mn-0.6C TWIP 450 1000 60
Fe-26Mn-11Al-1.1C FeMnAl 700 850 65