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1 综述

汽车已经逐渐成为当代最方便的交通工具，造成的影响就是环境受到非常不好的影响，由于汽车本身的重量问题需要很大的燃料来带动汽车本身制动，为了减少废气排放和燃料消耗，我们必须开发高强度钢来降低车身的重量，也就是“轻量化”。

1.1 汽车用钢的最新研究

1.1.1 汽车用钢的发展状况

（1） 我国汽车用钢发展现状

（2） 国外汽车用钢的发展状况

（3） 我国汽车用钢与国外的比较

1.1.2 汽车用钢的要求

当前汽车的发展趋势主要是减重、节能、防污染、以及美观和舒适度，为适应这一发展需要，对汽车钢板的要求见表1.1[5]，除传统的结构性能、经济性能以外，还必须满足新的一系列质量上的特殊要求[6]：1)良好的成形性能、高的塑性应变比r值、高的均匀伸长率δu、高的总伸长率δ、低的屈服强度Rp、低的时效指数AI和低的屈服伸长。只有具备以上性能的钢板，才能用于冲制复杂的汽车覆盖件。2）较好的抗凹陷能力以及结构刚度一定要达标准，以防止在制造和使用中发生凹陷等情况，能在碰撞事故中最大限度地承受撞击来保护车上人员的安全。这要求钢板有较高的强度和刚度，就是高的Rm和良好的烘烤硬化性和加工硬化能力。3）良好的焊接性能，保证零件有效的连接及焊点和焊点周边区域的强度和性能不发生大的变化。4）表面光滑，不仅喷涂性能要好，油漆涂镀层的附着性能也不能差，以求表面美观。5）耐腐蚀性能很高。6）良好的板形和板面平直度，尺寸精度必须严格要求，性能要均匀。7）为减小汽车行驶过程中产生的雷鸣效应，车身的其他零件部分应有吸声减振效果。

表1.1 汽车部件分类及对板材的要求

部件分类 代表零件 特性要求 主要板厚控制要素

面板部件 外板、门、内板、车底板 成形性、抗凹陷性、耐蚀性 拉伸刚性、抗凹陷性

结构部件 构件、发动机罩 成形性、、耐蚀性、焊接性 构件刚性、冲击吸收能、疲劳强度

行走部件 下部支架、车轮 成形性、刚性、疲劳强度、 构件刚度、疲劳强度

增强部件 前后防撞件、横梁 成形性、冲击吸收能 冲击吸收能

最近开发的兼具高强度和优良延伸率的高强度钢板，尤其是多相钢，赋予制造业更大的吸引力，不仅可以减重还可以改善安全性。典型的有双相（DP）钢、相变诱发塑性（TRIP）钢以及可能在汽车车身上商业应用的孪晶诱导塑性(TWIP)钢[7]。

1.1.3 TWIP钢的现状

第一代TWIP 钢（典型成分：Fe- 25Mn- 3Al-3Si），锻造成棒材，经过高温退火后水冷，由于铝的含量过高会影响钢水的浇铸，较高含量的硅也会影响冷轧板镀锌质量。这类钢的特点是具有不小的抗拉强度（650 MPa）和比较高的塑性（＞90%），缺点久是在镀锌表面焊接会有问题，锌会顺着接头处的晶界渗入，导致接头变得不稳定。第二代TWIP 钢（典型成分Fe-23Mn-0.6C），用来铸造成板坯，经热、冷轧、高温退火之后再快速冷却，它去除了合金元素Al和Si，却产生了以前奥氏体和高强度钢都存在的延迟断裂、一定大小的缺口等比较有影响的问题。这类钢的特点则是具有非常高的抗拉强度（＞1000MPa）和良好的塑性（＞50%），不足之处就是缺口敏感性高且抗延迟开裂的性能相对来说比较差。前两代TWIP 钢都有缺点就是生产加工中吸氢的现象比较严重，有时则会导致延迟断裂，特别是热镀锌过程可带来的严重吸氢。第三代TWIP钢正在研发当中，主要集中在高锰钢中通过置换固溶原子（Mn、Al、Si）成分以获得TWIP效应。如图1.2，这是TWIP钢极限拉伸高度和撞击吸收能与其他深冲钢性能的对比，这也说明了为什么近期各大钢铁行业都对TRIP钢进行研究的原因。