汽車給人們帶來便利的同時，也給能源、環(huán)境和安全帶來重大問題。節(jié)能減排、

提高碰撞安全性是對汽車行業(yè)提出的基本要求[1-2]，減輕汽車重量是節(jié)能減排的

直接途徑。汽車車身材料以鋼板為主，鋼板沖壓件的重量約占乘用車重量的50%

、占商用車重量的60%以上，美國等發(fā)達國家相繼開展的使用高強度鋼板有效降

低零件厚度實現(xiàn)車輛減重的輕量化項目，可實現(xiàn)減重20%以上。國外品牌以及合

資品牌的汽車中高強度鋼和超高強度鋼的使用比例已達到40%～50%，其中歐洲

達到50%～60%，而我國自主品牌汽車高強鋼的比例僅在30%左右，與國外同類

車型相比，我國自主品牌轎車的自重平均偏重8%～10%，商用車平均偏重10%

～15%。因此，我國需要大力發(fā)展高強度汽車鋼板。

　　隨著鋼強度水平的提高，其塑性降低，成形能力下降，不能保證碰撞安全性

。在國家支撐計劃課題的支持下，山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡稱太鋼

） 聯(lián)合鋼鐵研究院開發(fā)的中錳合金系第三代汽車鋼，具有高強度、高塑性的力

學性能特點，在工業(yè)大生產(chǎn)線上進行全流程的開發(fā)生產(chǎn)，為新一代汽車的輕量化

、節(jié)能減排提供一種全新的鋼鐵制造材料。

　　1 第三代汽車鋼的微觀組織和力學性能特征

　　在分總結(jié)分析第一代、第二代汽車鋼的微觀組織、力學性能、強塑化機理

的基礎上，提出第三代汽車鋼的微觀組織類型為具有多相（multi-phase）、亞

穩(wěn)（metastable）、多尺度（multi-scale）特征的M3 組織[3]。利用中錳系合

金鋼通過逆相變熱處理思路，獲得超細晶鐵素體層片組織與奧氏體層片狀組織的

復合組織。鐵素體/ 奧氏體板條的平均厚度約為0.3μm，基本與板條馬氏體的板

條厚度0.2～0.3 μm一致，利用割線法測出平均晶粒尺寸約為0.55 μm，奧氏體

具有非常細小的層錯結(jié)構(gòu)（見圖1）。

　　中錳鋼經(jīng)逆相變處理后可獲得高強度、高塑性的力學性能。下頁圖2 為第三

代汽車鋼在不同退火時間后的拉伸真應力- 真應變曲線以及對應的加工硬化率曲

線。由圖2 可知，其與單相組織（如純馬氏體）的單調(diào)遞減轉(zhuǎn)變行為明顯不同。

第三代汽車鋼的加工硬化率由三階段構(gòu)成：在變形初始階段，加工硬化率快速下

降；隨著變形量的增加，加工硬化率逐漸增加；然后再逐漸降低。這種三階段的

加工硬化行為可能與鋼在形變過程中發(fā)生的TRIP 效應有關[4]

　　下頁圖3 為拉伸過程中奧氏體含量隨應變量的變化曲線。隨著變形量的增加

，鋼中的奧氏體體積分數(shù)逐漸降低。結(jié)合圖2-2 的加工硬化曲線可知，變形過程

中發(fā)生了TRIP 效應，奧氏體在變形過程中逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，產(chǎn)生強化，使鋼

的加工硬化率在第二階段逐漸增加，當奧氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束時，不能再有效地提供加

工硬化率，從而使鋼的加工硬化率逐漸降低。通過透射電鏡對變形前后的微觀組

織進行表征，結(jié)果表明：奧氏體在變形過程中轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，如圖4 所示。

　　2 第三代汽車鋼系列熱軋鋼板的試制

　　太鋼煉鋼二廠和熱連軋廠進行了工業(yè)試制。通過傳統(tǒng)工業(yè)流程（冶煉—連鑄

—熱軋—退火）成功生產(chǎn)出厚度規(guī)格為2～14 mm 的熱軋產(chǎn)品。中錳合金系第

三代汽車用鋼的熱軋板通過工藝和成分的調(diào)整發(fā)現(xiàn)，在抗拉強度為650～850 

MPa 時可獲得30%～40%的延伸率，強塑積達到30 GPa%。經(jīng)過化學成分、軋

制工藝及熱處理工藝的調(diào)整后，可形成系列強度級別的熱軋產(chǎn)品及相關技術(shù)，獲

得650 、780、880和980 MPa 級的熱軋鋼板。熱軋板的解剖性能、技術(shù)儲備與

汽車用熱軋鋼板相比較的結(jié)果如圖5 所示。

　　第三代汽車鋼與傳統(tǒng)低合金鋼的強化方式以及力學性能特點見下頁表1[5]。

　　3 第三代汽車鋼成形案例

　　第三代汽車鋼熱軋鋼板經(jīng)過多次沖壓成形試驗，表現(xiàn)出良好的成形性能。以

某商用車的元寶梁（厚度為6 mm，見下頁圖6）為例。用380 L 鋼

（Rp0.2≥380 MPa，Rm=450～590 MPa，A≥23%，強塑積＜15GPa%）進

行沖壓有時出現(xiàn)開裂率高的現(xiàn)象；使用第三代汽車鋼（Rp0.2=650 MPa，

Rm=780 MPa，A=35%，強塑積=27.5 GPa%）進行沖壓試驗，強度水平及成

形成品率較380 L 鋼明顯提高，高塑性特點顯著可提高高強度水平下鋼的成形能

力。