汽车新视野

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北京科技大学钢铁共性时期协同编削中心

十周年时期后果专题报谈

在日益严格的“节能、低排放、高安全和龟龄命”等法子要求下，建立高性能汽车钢已毕轻量化需求要紧。同期，高端用户对汽车钢居品名义质料、尺寸精度、性能雄厚性与均匀性均有严苛要求。针对上述需求，北京科技大学赵征志素养团队开展了高性能汽车钢要素优化打算和微不雅组织结构调控商榷，明确了微合金元素作用机制及均衡旨趣，揭示了高性能汽车钢强韧化机理与增塑机制，处置了高性能汽车用钢批量雄厚分娩、成形和应用入伍的时期难题，已毕了系列高性能汽车钢的研发与应用。联系商榷后果获省部级一等奖3项、二等奖3项。本文将先容主要商榷及进展。

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一

高成形性汽车用钢增强增塑机制商榷及应用

1.1 高强塑积钢

双相钢、复相钢等先进高强度钢已在汽车中得到普遍应用，但其成形性能有待进一步提高。现时汽车钢的商榷热门是探索新的组织打算、时期路子和联系表面，以期得到更高强度、高成形性、高性价比的高强塑积汽车钢，从而赋予冲压构件更好的成形性，赋予安全件更高的吸能或防碰撞变形的功能，以称心汽车工业时期向上的需要。淬火配分钢（Q&P钢）已毕了材料强度与塑性的合理配合，但同期也靠近着要素改造、组织适度、工艺优化等多方面的挑战。团队系统商榷了残留奥氏体的雄厚性十分作用机制，文告了Si、Al元素对Q&P钢组织性能的影响法例，研发了系列低合金要素体系的高性能Q&P钢，诓骗原位时期配合中子衍射揭示了Q&P钢的晶格应变演变法例和形变机制，带领了高性能Q&P钢的研发与应用，见图1。

1.2 增强成形性双相钢

跟着强度进步，高强钢成形性能下跌。双相钢应用庸碌，但在诸多高拉延性零件上仍然存在成形贫窭的问题，难以称心汽车打算中复杂冲压结构件的要求，导致冲压开裂快意严重。德国汽车工业学会和飞奔公司等建议研发增强成形性双相钢（DH钢）具有较好的经济适用性，应用远景广博。商榷团队凭证对DH钢高强度和高成形性的时期需求，通过要素与组织的优化打算，工艺参数的优化适度，与企业协作已毕了590-1180MPa级DH钢系列居品的研发及增强成形性适度。研发的系列DH钢居品称心飞奔、良马、一汽、北汽等高端客户的严苛要求，见效应用于车门内板加强板、B柱内板、前围挡板、前地板中通谈等部件（见图2），已毕单件减重12.5%-20%。

— 告白 —

二

超高强钢强化机理及性能适度商榷

2.1 超高强塑性热成形钢性能适度时期

汽车轻量化时期的发展和日益严苛的碰撞法例对热冲压零件入伍要求越来越高，但传统热成形钢及零部件塑韧性低，碰撞吸能效果差，还存在蔓延开裂风险高级问题。若进一步提高强塑性，还可得到更大的轻量化效果。因此，需要建立入伍性能更优异的超高强塑性热成形钢来称心日益进步的时期需求。团队商榷发现，超高强度热成形钢的主要强化机制为具有高位错密度的位错型马氏体产生的位错强化。因此，商榷团队恰当加多了C和Cr元素含量以确保检修钢具有超高强度和优异的淬透性，同期复合添加Nb、V等微合金元素，推崇细化组织和钉扎位错的作用以提高检修钢的强度和塑性。通过热成形钢的要素打算和组织性能调控，研发出了抗拉强度达2428MPa，屈服强度达1457MPa，总伸长率为8.4%，并具有优异淬透性的超高强度热成形钢，与当今商用2000MPa级热成形钢比拟，强度和塑性均得到权贵进步，见图3。

2.2 抗氧化热成形钢研发

以Al-Si镀层和锌基镀层为保护层的钢板在热成形历程中粗犷有用幸免名义氧化，但靠近焊合贫窭、氢脆风险高及分娩资本高级问题，因此，研发抗氧化免镀层热成形钢是异日发展的舛错场合。团队商榷发现，低氧分压条目下Si元素更易氧化，在基体界面处酿成了超薄Fe2SiO4合金氧化层，其协同Cr和Mn的氧化物扼制了外界O离子的向内扩散和基体Fe离子向外扩散。Mo元素添加提高了抗氧化智商，多种抗氧化元素与合金氧化产物有用地扼制了氧化铁皮不息滋长，进一步进步了超高强热成形钢的高温抗氧化性能。基于“高Cr高Si+Mo元素”要素体系，已毕了抗氧化超高强热成形钢的研发。抗氧化热成形钢在900℃保温历程中酿成了平均厚度约为0.6μm的超薄氧化层，远小于22MnB5钢，权贵提高了热成形钢的抗氧化性能和耐腐蚀性能。

2.3 氢脆机理商榷及应用

氢致蔓延断裂快意是制约汽车用超高强度钢研发与应用的时期瓶颈，且强度级别越高，氢脆敏锐性越严重。由于氢原子质料小，容易挪动，取舍通例时期技能难以细目氢在材料中的精准位置，使得氢与材料结构相对关系的表征极为欠缺。团队与国表里内行学者协作，诓骗氘同位素标记与低温升沉原子探针时期见效表征分析出了钢中位错、晶界和析出相与氢原子的对应关系，为抗氢脆钢的研发提供带领，联系后果发表于好意思国闻明期刊《Science》。在此基础上，通过氢浸透、慢应变速度拉伸及氢热分析检修商榷了热成形钢的氢致蔓延开裂步履，揭示了超高强度热成形钢中位错、析出物与氢原子三者之间的相互作用机制。Nb和V微合金元素与C酿成纳米级析出物，通过细化组织加多晶界面积提高氢原子踱步的均匀性，钉扎位错扼制“氢-位错柯氏气团”的出动珍惜氢原子的快速扩散，看成不能逆氢罗网径直拘谨氢原子的扩散和聚积，使热成形钢具有高强塑性的同期领有优异的抗氢致蔓延开裂性能。基于上述氢罗网打算新念念路，已毕了抗氢脆超高强度热成形钢的研发。

三

轻质高强钢强度-塑性协同适度时期

轻质汽车钢方面，商榷团队基于“高强减薄+低密度”的双重轻质化的材料打算念念路，明确了Al元素添加及含量适度对超高强钢相变步履和微不雅组织及方式适度的影响法例，揭示了轻质钢强化机制与增强成形性旨趣，研发了不同Al含量的高成形性超高强轻质钢。高Al含量导致存在普遍δ铁素体且轻质钢中的奥氏体热雄厚性低，其强度-塑性衡量是一个要紧挑战。团队商榷发现，NbVMo轻质钢由于组织超细化效果并具有细腻的应变均匀性，不仅不错裁减应力皆集对δ铁素体变形的扼制，还不错起到降速残留奥氏体相变的樊篱作用。因此，商榷团队连络要素打算和工艺优化适度，构建了含有普遍的双峰踱步残余奥氏体、较高位错密度堆积和应变一样析出的纳米尺寸粒子的多法子非均相微不雅组织结构，有用进步了轻质钢的概述性能，已毕了轻质钢~1.2GPa抗拉强度、~40%总伸长率的优异强塑性匹配。

（北京科技大学钢铁共性时期协同编削中心先进金属材料商榷所副长处 赵征志）

《宇宙金属导报》

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2024年第47期 B01

发布于：北京市