第三代汽车钢的组织演变
(a)1m-4.5
(b) 5m-8.4
(c)30-18.3
(d)1h-22.5
(e) 6h-30.9
(f) 12h-33.7
Microstructural evolution as a function of ART-annealing time
C, wt%
Rm MPa Rm×A GPa%
汽车薄板钢发展
力学性能及成分 优点（解决问题） 缺点（未解决问题）
第一代钢
Rm=200-
1600MPa Rm×A=1020GPa% (TRIP:15-25性能好
强塑积低 （15GPa%） 高强度成形难(工艺 补充)，碰撞吸能差
合金总量≤3wt%
第二代钢
Rm=7001200MPa Rm×A=4565GPa% 合金总量≈30wt%
E
碳
锰
1200
1000
800
600 400
200 0 0.0
@650OCx6h 0.003 0.05 0.1 0.14 0.2 0.26 0.4
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Engineering strain
1500 (d)
1000
500
0 0.0
0.2C Austenisation
7Mn 5Mn
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 e , Engineering strain
E
力学性能的影响因素
, Engineering stress,MPa E
, Engineering tensile stress (MPa) E
亚稳奥氏体
试验温度
1000 800 600 400 200 0 0.0
5Mn钢中碳的影响规律
1200
Engineering stress (MPa)
1000
800 600 400 200
@650OCx6h 0.003 0.05 0.1 0.14 0.2 0.26 0.4
0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Engineering strain
0.003 0.05 0.10 0.14 0.20 0.26
2011 中国汽车轻量化技术研讨会
第三代汽车钢技术研发进展
中国钢研科技集团 钢铁研究总院 先进钢铁材料技术国家工程研究中心
时捷 曹文全 王存宇 王毛球 董瀚 连铸技术国家工程研究中心 陶红标 张慧 赵沛 2011年9月23日 重庆
影响汽车钢发展的因素
性能 工艺 成本
促进汽车钢发展的因素
轻量化和安全性 Light weight Impact safety
高强高塑 碰撞吸能好，成形 性好，减重效果明 显
工艺性能差，经济 性差，工业化难， 应用受限
第三代钢
? （介于前两代之间）
工业化，经济性好， 高强塑积（成形/吸 能），工艺性好
仅限概念提出 未见结果报道
第三代汽车钢得到国内外关注
（CCTV新闻联播2011年2月23日头条播出）
我们的高强塑第三代汽车薄板钢目标
M3 组织-本项目提出了新的组织调控目标
M3
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packet packet
packet
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M3组织调控原理示意图
[C] 铁素体
板 条
板 条 块 残余奥氏体
• 原奥氏体晶粒 • 铁素体 • 残余奥氏体 • 马氏体/贝氏体 • 板条束/板条块/
板条 • 合金固溶和析出
TRIP/TWIP steel[13]
Nano-B. Steel[14]
60
Conv. Steel[2]
40
0.6~0.7 15Mn-3Si-3Al[13]
20
0 0
TRIP Steel[2]
ART-annealed Q&P-processed
20
40
60
80 100
Austenite volume fraction (%)
第二代
第三代
• TWIP、A钢（高Mn、 • 中低合金化、奥氏体状态
高Ni、高成本）
控制、碳配分
• 高强塑积45-60GPa% • 强塑积30-40GPa%
• 100%奥氏体
• M3组织
TRIP M
技术思路的形成
• 从铁素体晶粒细化到马氏体多尺度组织 • 从单一相到多相组合，马氏体+奥氏体 • 在生产和应用全过程中考虑组织稳定性
575 868 945 975 935 1018
15.2 23.9 28.8 37.5 40.5 42.8
0.28 22.43 27.54 31.25 27.00 35.00
0.40 1115
42.4
41.00
力学性能与合金元素
Engineering stress (MPa) s , Engineering stress (MPa)
高强度
零件易加工 Easy fabrication
高塑性
零件低成本 Low cost
低合金含量
高塑性
高质量
低工艺成本
稳定性
高效率
长寿命
汽车钢向高强度方向发展
（VW Sharan车身用钢，Hardy Mohrbacher, ICAS 2010）
美国提出了高强塑第三代汽车薄板钢目标
（美国 Auto/Steel Partnership: NSF 3rd Generation Advanced High-Strength Steels的目标）
延伸率， %
60 50 40 30 20 10
0 0
conventional TRIP martensitic Metastable 22SiMnTiB
500
1000 1500 2000 2500 3000
抗拉强度，MPa
汽车薄板钢发展
第一代
• DP、TRIP、M钢 • 低强塑积10-
20GPa% • <15%奥氏体 DP
[C]
重要的基础研究进展
800-1200MPa级 汽车钢
1300-1700MPa级 汽车钢
中锰钢
低合金 钢
ART退火
Q&P处理
提高塑性的思路 考虑颈缩条件：dσ/dε=σ
dS/d, Work hardening rate S, True stress/MPa
5000
4000
work hardening rate
3000 2000
Martensitic steel
TWIP steel
1000
TRIP600
IF
0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
, True strain
提高亚稳奥氏体量与控制稳定性
RmxA(GPa%)
100 (b)
TWIP/Aus. Steel[2]
80
20Mn-3Si-3Al