一、引言

    欧洲车身会议（ECB大会）对汽车用钢板的分类是按照冶金学的组织类型来分类的，将钢种分为传统软钢、高强度钢、先进高强度钢和超高强度钢等。

    先进高强度钢（Advanced High Strength Steels，AHSS），是具有复相组织的材料，通过严格控制加热和冷却工艺达到所要的化学成分和复相微结构，并采用各种强化机制来实现不同强度、延展性、韧性和疲劳性能。

    二、性能

    在过去，钢铁的抗拉强度超过550 MPa，可以归为先进高强度钢，而抗拉强度超过780 MPa归为超高强度钢，然而，当下多相先进高强度钢的最低抗拉强度是440 Mpa，因此将强度作为界定先进高强钢的标准不再适用。抗拉强度为1000 MPa的先进高强度钢通常也称之为1GPa钢。第三代先进高强度钢有望在低成本前提下实现相当或更优的性能。

    钢种的强度-延性图IF—无间隙原子钢；Mild—低碳铝镇静钢；IF-HS—高强度IF钢；BH钢—烘烤硬化刚；CMn—碳锰钢；HSLA—高强度低合金钢；DP—双相钢；CP—复相钢；TRIP—相变诱导塑性钢；MS—马氏体钢；TWIP—孪晶诱导塑性钢先进高强度钢材料性能概览（包含HSLA钢）

序号

牌号

Min Yield Strength

Min Tensile Strength

MPa

MPa

1

DP210/440

210

440

2

DP 300/500

300

500

3

FB 330/450

330

450

4

HSLA 350/450

350

450

5

DP 350/600

350

600

6

TRIP 350/600

350

600

7

TRIP 400/700

400

700

8

HSLA 420/500

420

500

9

FB 450/600

450

600

10

TRIP 450/800

450

800

11

HSLA 490/600

490

600

12

CP 500/800

500

800

13

DP 500/800

500

800

14

TWIP 500/900

500

900

15

TWIP 500/980

500

980

16

HSLA 550/650

550

650

17

CP 600/900

600

900

18

TWIP 600/900

600

900

19

DP 600/980

600

980

20

TRIP 600/980

600

980

21

Q&P 650/980

650

980

22

CP 680/780

680

780

23

TPN 680/780

680

780

24

HSLA 700/780

700

780

25

DP 700/1000

700

1000

26

CP 750/900

750

900

27

TPN 750/900

750

900

28

DP 750/980

750

900

29

TRIP 750/980

750

980

30

TWIP 750/1000

750

1000

31

CP 800/1000

800

1000

32

DP 800/1180

800

1180

33

CP 850/1180

850

1180

34

MS 950/1200

950

1200

35

TWIP 950/1200

950

1200

36

CP 1000/1200

1000

1200

37

MS 1050/1470

1050

1470

38

CP1050/1470

1050

1470

39

HF 1050/1500

1050

1500

40

DP 1150/1270

1150

1270

41

MS 1150/1400

1150

1400

42

HF 1200/1900

1200

1900

43

MS 1250/1500

1250

1500

    三、分类

    世界钢协根据研发历史及其特点，将AHSS钢分为三代：

    （1）第一代AHSS钢以铁素体为基的AHSS钢的强塑积为15 GPa%以下，主要包括双相（ DP）钢、多相（ CP）钢和相变诱导塑性（ TRIP）钢，铁素体贝氏体钢（FB/SF），马氏体钢（MS/PHS）、硼钢（HF）；

    （2）第二代AHSS钢以奥氏体为基的AHSS钢的强塑积为50 GPa%以上，主要包括奥氏体孪晶诱导塑性（ TWIP） 钢（主要钢种）、诱导塑性轻钢（L-IP） 和剪切带强化（SIP）钢；

    （3）第三代AHSS钢以马氏体、回火马氏体、亚微米晶/纳米晶组织或沉淀强化的高强度BCC组织，强塑积20 -40GPa%，主要包括TBF钢（TRIP Aided Bainitic Ferrite steels），中锰钢（medium Mn-Trip），Q&P钢（Quenching-Partitioning Steel）。第三代AHSS钢以“多相、亚稳、多尺度”为特征的组织调控理论的指导下，提出高强塑积第三代汽车钢的超细晶基体与亚稳相的组织调控思路，采用新型中锰合金化和逆转变奥氏体（ART）退火的技术思路。

先进高强钢的组织结构与性能关系分析总结

（上图阴影区域是第三代先进高强钢强塑积的研发目标，下图红色区域表明第三代先进高强钢要含有30%~40%的亚稳奥氏体含量）

    第一代先进高强钢

    3.1 DP钢（Dual-Phase Steel）

    3.1.1 显微组织（Microstructure）

    DP钢的显微组织主要为铁素体和马氏体，马氏体组织以岛状弥散分布在铁素体基体上（如图2所示）。铁素体较软，使钢材具备较好的塑性。马氏体较硬，使钢材具备较高的强度。DP钢的强度随较硬的马氏体所占比例提高而增强。

DP钢的显微组织

    3.1.2 性能特点

    （1）屈强比较低（一般为0.5～0.65），不仅易于加工，而且具有仅次于TRIP钢的高延伸率；

    （2）应变集中在低强度的铁素体相上，使其具有独特的高加工硬化率，尤其在低的应变区（2%～3%），屈服强度提高很快（140～220MPa）；

    （3）无屈服延伸，无时效；

    （4）呈烘烤硬化特性（可达30～150MPa）；

    （5）良好地碰撞能量吸收性能。

    3.1.3 应用

    双相钢是先进高强度钢中应用最为广泛的一类钢种。如表2所示，可看出双相钢C级车上所应用部件的使用情况。双相钢最适用于结构件及其加强件，在外板上也有广泛的应用。双相钢在C级车上占到了整个结构用钢的74%左右。对于450/500MPa级别的双相钢常用于车门外板等外露件，比标准钢种的抗凹陷能力高20%，可有15%的减重潜能；而600/780/1000/1180MPa级别的双相钢则适用于生产各类结构件和安全部件，常见的部件有纵梁、横梁、车底十字构架、防撞加强构件、前翼构件、车轮等。

DP钢在汽车部件中典型应用

牌号

在汽车部件中的应用

DP 300/500

Roof outer, door outer, body  side outer, package tray, floor panel

DP 350/600

Floor panel, hood outer,  body side outer, cowl, fender, floor reinforcements

DP 500/800

Body  side inner, quarter panel inner, rear rails, rear shock reinforcements

DP 600/980

Safety  cage components (B-pillar, floor panel tunnel, engine cradle,

front sub-frame package  tray, shotgun, seat1)

DP 700/1000

Roof rails

DP 800/1180

B-pillar upper

    3.1.4 缺点

    双相钢的冲压回弹是该材料面临的最大挑战。由于冷轧双相钢的高强度级别，在冲压成形过程中，材料必然存在较大的内应力。成形完成从模具中取出时，材料的高内应力使零件很容易产生回弹，造成零件的扭曲与翘曲。

    双相钢的冲压开裂则是另一个较大的挑战。开裂倾向主要是由于双相钢中的铁素体和马氏体两种相之间的力学性能差异巨大，成形过程中在两相的界面之间造成应力集中，从而引起界面间的开裂。

    3.2 CP钢（Complex Phase steel）

    3.2.1 显微组织

    CP钢的显微组织以铁素体/贝氏体为基体，含有少量的马氏体、残余奥氏体以及珠光体。通过再结晶和Ti/Nb等微量元素形成的析出相达到细化晶粒的目的。

 CP 800/1000 热轧钢的显微组织

    3.2.2 性能特点

    CP钢具有非常高的抗拉强度，与同等抗拉强度的双相钢相比，其屈服强度明显要高很多，且有较高的能力吸收能力和较高的残余应变能力，扩孔性能好。

    3.2.3 应用

CP钢在汽车部件中典型应用

牌号

在汽车部件中的应用

CP 600/900

Frame rails, B-pillar reinforcements

CP 680/780

Frame rails, chassis components, transverse beams

CP 750/900

B-pillar reinforcements, tunnel stiffener

CP 800/1000

Rear suspension brackets, fender beam

CP1000/1200

Rear frame rail reinforcements, rocker outer

CP1050/1470

Rocker panels, bumper beams

    3.3 FB钢（Ferritic-Bainitic steel）

    3.3.1 显微组织

    FB钢的显微组织由铁素体和贝氏体组成。FB钢是过冷奥氏体在珠光体转变和马氏体转变之间的中温区域内发生的转变而形成。

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