鞍钢先进高强汽车用钢的研制开发

2013年第6期鞍钢技术ANGANGTECHNOLOGY总第384期。，。一，鞍钢先进高强汽车用钢的研制开发郭金宇，王旭，王科强，徐荣杰，黄大鹏1鞍钢股份有限公司技术中心，辽宁鞍山114009；2鞍钢股份有限公司市场营销中心，辽宁鞍山114010摘要介绍了鞍钢先进高强汽车用钢开发研制情况，包括以980MPA级DP钢、TRIP钢、TWIP钢和QP钢为代表的热轧、冷轧和热镀锌先进高强钢系列产品，以及鞍钢开发的先进高强钢热镀锌生产技术，并对鞍钢先进高强汽车钢未来的发展方向进行了展望。关键词先进高强钢；双相钢；相变诱导塑性钢；孪晶诱导塑性钢；淬火配分钢中图分类号TG142文献标识码A文章编号10064613201306000804DEVELOPMENTOFADVANCEDHIGHSTRENGTHSTEELFORAUTOMOBILEBYANGANGGUOJINYU，WANGXU，WANGKEQIANG，XURONGJIE，HUANGDAPENG21TECHNOLOGYCENTEROFANGANGSTEELCO，LTD，ANSHAN114009，LIAONING，CHINA；2MARKETTRADINGCENTEROFANGANGSTEELCO，LTD，ANSHAN114010，LIAONING，CHINAABSTRACTTHEDEVELOPMENTSOFADVANCEDHIGHSTRENGTHSTEELSFORAUTOMOBILEINANGANGAREINTRODUCEDTHESESTEELSINCLUDEHOTROLLEDSTEELPRODUCTS，COLDROLLEDSTEELPRODUCTSANDHOTDIPGALVANIZEDSTEELPRODUCTSSUCHTYPICALSTEELGRADESAS980MPAGRADEDPSTEEL，TRIPSTEEL，唧IPSTEELASWELLASQPSTEE1THEHOTDIPGALVANIZINGTECHNOLOGYFORPRODUCINGADVANCEDHIGHSTRENGTHSTEELPRODUCTSDEVELOPEDBYANGANGISALSODISCUSSEDANDTHETRENDFORDEVELOPINGTHEADVANCEDHIGHSTRENGTHSTEELSINANGANGISFORECASTEDKEYWORDSADVANCEDHISHSTRENGTHSTEEL；DUALPHASESTEEL；TRANSFORMATIONINDUCEDPLASTICITYSTEEL；TWININDUCEDPLASTICITYSTEEL；QUENCHINGPARTITIONINGSTEEL随着地球温室效应的加重，各国政府制定了严格的法律来限制汽车能源消耗和温室气体排放。而减轻车身重量是实现节能减排的有效手段，车身重量每减轻100KG，每公里CO排放可减少8810G【1。同时，为了保证驾乘人员安全，近年来世界各国提高了车辆碰撞安全标准，这也使得车身重量不断增加。因此，同时减轻车身重量和提高汽车安全性成为汽车工业亟待解决的难题。研究表明，高强和先进高强钢的大量应用是解决上述难题的有效手段。近年来，欧洲某些车型高强钢使用比例已超过70。在世界汽车用钢联郭金宇，博士，工程师，2006年毕业于中科院金属研究所。EMAIHJYGUO9163COM一8一盟组织未来钢制汽车项目中，先进高强钢使用比例超过60，在不增加成本的前提下，可实现车身减重35的目标，同时满足五星级安全碰撞标准。鞍钢作为国内主要的汽车板供应商，在成功实现传统高强钢含磷高强钢、低合金高强钢稳定、批量供货后，又相继开发了以DP钢双相钢、TRIP钢相变诱导塑性钢、TWIP钢孪晶诱导塑性钢、QP钢淬火一配分钢为代表的先进高强钢，为汽车工业实现节能减重和提高安全性的目标提供技术支持。本文主要介绍鞍钢在先进高强汽车用钢开发上的最新进展和未来的发展趋势。1鞍钢汽车用钢发展概述在过去十几年里，鞍钢通过技术引进和创新，2013年第6期鞍钢技术ANGANGTECHNOLOGY总第384期建成了多条高水平的汽车板生产线，形成了汽车板核心生产技术，完善了汽车板质量管理体系，具备了生产高强汽车用钢所需的设备、管理和核心生产技术等条件。目前，鞍钢已形成热轧、冷轧和热镀锌汽车用钢的产品系列，开发了以IF钢为代表的超深冲冷轧和热镀锌汽车用钢系列产品、以烘烤硬化钢、高强低合金钢为代表的传统高强钢系列产品、以DP钢、TRIP钢、TWIP钢和QP钢为代表的先进高强钢系列产品，以05板为代表的高表面质量的冷轧、热镀锌汽车用钢系列产品。鞍钢汽车用钢的主要品种如表1所示。表1鞍钢汽车用钢主要品种深冲汽车用钢高强IF钢含磷钢烘烤硬化钢冷轧高强低合金钢双相钢TRIP钢热冲压成形钢RWIP钢第三代汽车用钢深冲汽车用钢高强IF钢含磷钢烘烤硬化钢热镀锌高强低合金钢双相钢TRIP钢TWIP钢第三代汽车用钢注已商业化生产；O开发研制中。随着鞍钢汽车用钢品种的增加和质量的提高，其用户也不断增加，鞍钢已成为一汽、大众、长城、通用等汽车厂家的钢材供应商。同时，鞍钢汽车用钢的产销量也逐年增加，2012年汽车用钢产9OO0OOOOOOOOOOOOOO金宇等鞍钢先进高强汽车用钢的研制开发鞍钢技术2013年第6期总第384期销量已达到200万T。2先进高强汽车用钢分类相比于传统高强钢，先进高强钢具有更高的强度和更好的成形性能，根据强塑积的不同，先进高强钢可以分为以DP钢、TRIP钢为代表的第一代先进高强钢、以TWIP钢为代表的第二代先进高强钢和以QP钢为代表的第三代先进高强钢。其中，第一代先进高强钢的组织以铁素体、贝氏体和马氏体为基体，含有少量奥氏体，强塑积在L015GPA之间；第二代高强钢的组织为100的奥氏体，合金含量高，强塑积在5060GPA之间；第三代高强钢的组织以多相、亚稳、多尺度为特征，合金含量适中，强塑积在2040GPA之间。3鞍钢先进高强汽车用钢的研制开发31DP钢DP钢是应用最广泛的先进高强钢之一，在未来钢制车身项目中，DP钢的应用比例达到313。DP钢由铁素体和马氏体组成，具有低屈强比、高初始加工硬化速率、良好的强度和塑性配合等特点，适用于汽车结构件和安全件等零部件N3。目前鞍钢已经开发了热轧、冷轧、热镀锌双相钢，最高强度级别为980MPA。为了满足客户对焊接性能的要求，鞍钢研制开发了碳当量小于021和024的DP590和DP780冷轧钢板。表2所示为鞍钢研制开发冷轧DP钢的实物性能指标。表2鞍钢生产冷轧DP钢的实物性能指标32TRIP钢TRIP钢由铁素体、贝氏体和残余奥氏体组一10一成，在塑性变形过程中，通过残余奥氏体在应力作用下转变为马氏体来提高钢板的加工硬化率，从而提高钢板的伸长率口圳。相比于传统的高强钢，TRIP钢具有强度高、塑性好及加工硬化率高的特点，适用于高成形性的结构部件。传统TRIP钢通常采用高SI或高AL的成分设计，尽管含量较高的SI元素或AL元素能够有效抑制渗碳体的析出，提高残余奥氏体含量和稳定性，有利于提高钢板的伸长率，但另一方面，SI元素会导致钢板表面氧化，影响钢板表面质量；A1元素会影响连铸生产。针对上述问题，鞍钢开发了低硅低铝含磷的TRIP钢，具有表面质量好、生产工艺稳定的优点。目前，鞍钢已开发出590、780、980MPA级冷轧TRIP钢，产品应用在汽车侧围加强板、前端梁等结构件和安全件。表3为鞍钢生产的590、780、980MPA级冷轧TRIP钢性能指标。表3鞍钢生产冷轧TRIP钢的实物性能指标33IWIP钢TWIP钢是第二代先进高强钢，是一种高锰奥氏体钢，其锰含量在L530之间，室温下为奥氏体组织，在塑性变形过程中，通过产生孪晶来细化晶粒，阻碍位错的运动，从而提高材料的加工硬化率，得到高强度和极高伸长率总伸长率大于60，同时具有高的能量吸收能力，没有低温脆性转变温度，是一种集高强度、高塑性和高加工硬化率于一体的理想的汽车用安全、减重、节能的结构材料，。由于TWIP钢的合金含量高、强度大，导致冶炼、连铸难度大，轧制和板形控制困难，因此如何实现TWIP钢的工业化生产是一个难题。鞍钢通过自主研发，采用转炉冶炼一ASP中薄板坯连铸连轧一酸洗冷轧一连续退火的生产工艺，实现了郭天永等线性规划模型在优化混匀矿堆积计划中的应用鞍钢技术2013年第6期总第384期表6烧结矿预测成分对比质量分数3结语1采用线性规划模型对混匀矿堆积计划进行优化，在满足混匀矿成分受控及各原料存量约束的前提下，做到配矿成本最优，与传统的经验配料法相比，配矿成本下降24元T矿。2利用EXCEL软件提供的“规划求解”工具对线性规划模型进行求解，省去了人工编制程序和手工计算的麻烦，对于现场解决物料品种多、成分差异大、优化配料等特别适用。参考文献1习乃文，李南方，张安富，等武钢原料场作业优化的研究J武钢技术，1996，34增刊14182李云雁，胡传荣试验设计与数据处理M北京化学工业出版社，20O53杨长为，黄运生烧结优化配矿的研究与实践J烧结球团，2007，3212223编辑贺英群修回日期20130320米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米上接第L1页980MPA级DP钢和TRIP钢的工业供货能力。未来，鞍钢将根据客户需求，开发1180MPA级以上的DP钢，具有高伸长率、高扩孔率的高强DP钢，适合辊压成形的高强DP钢；开展高表面质量的热镀锌DP钢和TRIP钢生产工艺研究。鞍钢已经实现了第二代先进高强汽车用钢唧IP钢的工业化生产，未来将根据客户需求，开发热镀锌和电镀锌TIP钢、高屈服强度IP钢以及TWIP钢的成形、焊接和涂镀技术研究。鞍钢已经实现了第三代先进高强汽车用钢QP钢的工业化生产，未来将开发更高强度级别的QP钢和热镀锌QP钢，开展强塑积为30GPA的新型先进高强汽车用钢的研制。6结语随着汽车轻量化进程的不断加快，先进高强汽车用钢已成为汽车用钢发展的主流趋势。作为国内主要的汽车用钢供应商，鞍钢先后研制开发了以980MPA级DP钢、TRIP钢、TWIP钢和QP钢为代表的系列热轧、冷轧和热镀锌先进高强汽车钢，来满足汽车行业节能减重和提高安全性的需要。未来，鞍钢将根据客户的需求，开发出更低成本、更高强度和成形性能的新一代先进高强汽一16一车用钢，为汽车轻量化进程提供技术支持。参考文献1康永林现代汽车板工艺及成形理论与技术M北京冶金工业出版社，20092李麟相变塑性钢M北京科学出版社，20093马鸣图先进汽车用钢M北京化学工业出版社，20074ZMIKJ，MAMUZIEI，DOBATKINSVRECENTPROGRESSINHISHSTRENGTHLOWCARBONSTEELSJMETABK，2006，4543233295YUIEHIAZUMA高强度钢汽车轻量化技术M汽车用铌微合金化钢板北京冶金工业出版社，20066ANTONIOFUGANTI新一代高强钢在未来汽车上的应用M汽车用铌微合金化钢板北京冶金工业出版社，20067DECOOMANBCSTRUCTUREPROPERTIESRELATIONSHIPINTRIPSTEELSCONTAININGCARBIDEFREEBAINITEJCURRENTOPINIONINSOLIDSTATEANDMATERIALSSCIENCE，200482853038DECOOMANBC，KWONO，CHINKGSTATEO