汽车电子展|中国汽车新材料分析——汽车用钢

进入21世纪，在我国汽车工业进入高速发展时期，形成了完整的零配件生产和配套体系，集中度高，产品技术水平显著提升，在全球汽车市场格局中的市场地位得到逐步提升。

材料是汽车工业发展过程中的基础产业和支撑产业。在我国汽车产业的高速发展也为材料产业发展带来了新的契机。汽车电子展了解到当前，汽车材料的总体性能要求是高强度、耐疲劳、蠕变性、耐高温、耐溶剂、尺寸稳定、电气性能优异等，对国产车用材料提出了更高要求。汽车车身材料中，金属材料所占比例接近90%，而其中70%为钢铁材料，20%为铝合金、镁合金等，另外橡胶制品、碳纤维材料等相关材料占比 10% 左右。综合考虑成本、安全性、轻量化等特点，钢材在相当长的时间内还是最适合汽车车身的材料。

按照强度级别，汽车用钢可以分为低碳钢、普通高强钢和先进高强钢三大类。

低碳钢

低碳钢主要指低碳铝镇静钢或无间隙原子钢（IF钢），具有低屈服强度和高断后伸长率，它拥有优异的塑性加工性能，非常适合于生产复杂零件，可用于车门内板，备胎舱、轮罩板等深冲与超深冲产品的冲压使用。特别是，无间隙原子钢是在超低碳钢中加入适量的钛和/或铌，钢中间隙原子（碳、氮）以碳化物和氮化物形式存在，减少了钢中的间隙固溶原子，使其具有更好的成形性。

2. 普通高强钢普通高强钢包括加磷高强钢、高强 IF 钢、烘烤硬化钢和低合金高强钢四大类。

汽车电子展了解到，加磷高强钢是指在超低碳钢（以无间隙原子钢为基体）或低碳钢（以低碳铝镇静钢为基体）中，添加不超过 0.12% 的磷等固溶强化元素来提高钢的强度。这种钢具有高强度和良好的冷成形性能，同时具备良好的耐冲击和抗疲劳性能，通常用于制造汽车覆盖件或结构件。

高强 IF 钢通过控制钢的化学成分改善钢的塑性应变比（r值）和应变硬化指数（n值）。由于钢中合金元素产生了固溶强化效果，加上无间隙原子的存在，使这种钢同时具有很高的强度和优异的冷成形性能，通常用来制作需要深冲压的复杂部件。

烘烤硬化钢在钢中保留了一定量的固溶碳和氮原子，同时可通过添加磷、锰等强化元素来提高钢的强度。经加工成形，在一定温度下烘烤后，由于时效硬化使钢的屈服强度显著提升，通常应用于对烘烤硬化性能要求较高的汽车外覆盖件。

低合金高强钢是在低碳钢中，通过单一或复合添加铌、钛、钒等微合金元素，形成碳氮化合物粒子析出进行强化，同时通过微合金元素的细化晶粒作用，以获得较高的强度，主要用于翻边成形要求较高的结构件和加强件。

3.先进高强钢先进高强钢可以在不降低车辆安全性能的前提下最大限度地减轻车辆自重，进而满足汽车工业的节能减排要求。汽车电子展了解到，先进高强钢主要包括双相钢、增强成形性双相钢、相变诱导塑性钢、复相钢、增强成形性复相钢、淬火配分钢、马氏体钢、热成形钢八类。

双相钢（Dual Phase Steel，DP钢）的组织主要由铁素体和马氏体组成，具有低屈强比、高加工硬化 性能、良好的均匀伸长率和烘烤硬化性能。在同等屈服强度水平下，双相钢比低合金高强钢有更高的强度，且无室温时效，成形性好。目前，双相钢强度级别覆盖450~1310MPa，主要用于结构件和加强件。

增强成形性双相钢（Dual Phase Steel with Improved Formability，DH 钢）的组织主要由铁素体和马氏体及少量贝氏体或残余奥氏体组成。与同等抗拉强度的双相钢相比，具有更高的伸长率和加工硬化指数。因此，该钢种适用于具有较高拉延需求的零部件。

相变诱导塑性钢（Transformation Induced Plasticity Steel，TR 钢）的组织主要由铁素体、贝氏体 和残余奥氏体组成，且残余奥氏体的含量不少于 5%。在成形过程中，残余奥氏体可相变为马氏体， 所以该钢具有较高的加工硬化率、均匀伸长率和抗拉强度。与同等抗拉强度的双相钢相比，具有更高的伸长率。

复相钢（Complex Phase Steel，CP 钢）的组织主要是铁素体或贝氏体基体上分布少量马氏体、残余奥氏体或珠光体，利用微合金元素细晶强化或析出强化。与同等抗拉强度的双相钢相比，具有较高的屈服强度和良好的弯曲性能，主要用于折弯翻边成形零件。

增强成形性复相钢（Complex Phase Steels with Improved Formability，CH 钢）在传统复相钢组织 （铁素体 + 马氏体 + 贝氏体）的基础上，引入了亚稳相的残余奥氏体、马氏体和贝氏体，使其具有更高的强度和较高的扩孔率。钢中的铁素体可以提供较好的塑性，依靠残余奥氏体的相变诱发塑性作用获得更高的均匀伸长率和总伸长率，多相组织复合使 CH 钢在具有高强度和高扩孔性能的同时，具有较好的延伸性能。

淬火配分钢（Quenching and Partitioning Steel， QP 钢）是采用淬火 - 配分工艺生产的高成形性超高强钢。钢的显微组织由马氏体 + 铁素体 + 残余奥氏体等多种相组成，利用马氏体带来的超高强度和残余奥氏体的相变诱导塑性（Transformation Induced Plasticity，TRIP）效应，获得比传统超高强钢更优越的成形性能，具有中等屈强比和较高的加工硬化性能，适合用于外形相对复杂、强度要求高的车身骨架件和安全件。

马氏体钢（Martensitic Steel，MS 钢）的组织几乎全部为马氏体，通常具有较高的抗拉强度和较高的屈强比，主要用于对强度要求较高的防撞件和安全件。

热成形钢（Hot Stamping Steel，HS 钢）是将钢板加热到奥氏体化温度以上，加热的钢板在模具内被冲压，同时完成成形和淬火，将奥氏体转变为全马氏体组织，实现高强度零件的精确冲压成形，解决超高强度钢板在冷冲压时易开裂、回弹严重、难以成形复杂零件、模具损耗严重等问题。目前，热成形钢强度覆盖 1300 ~ 2000MPa，主要用于B柱、防撞梁等结构件和安全件。

文章来源：汽车工艺师