分享：汽车用450 MPa级冷轧双相高强度钢研制

冷轧双相钢是典型的先进高强钢，因而双相钢在汽车超轻车身设计中的应用比例大幅增加。为适应汽车工业实现轻量化对先进高强钢的市场需求，本钢进行了450 MPa级冷轧双相钢研制开发。文章介绍了汽车用450 MPa级双相高强度钢的化学成分以及热轧、冷轧、热处理工艺等的设计。实验表明：试验钢成品力学性能符合450 MPa级DP钢技术标准要求，显微组织为铁素体加约8%的马氏体，具有典型的双相钢组织特征。目前本钢已正式商业化生产该产品，并得到了多家汽车厂家的认可。

随着汽车工业向安全、节能、环保方向发展，使用高强钢，尤其是先进高强钢，在轿车轻量化中对提高零件的强度起着重要作用，是汽车工业实现轻量化、节能、环保、安全目标的主要技术措施[1]。

冷轧双相钢(简称DP钢)组织由铁素体加少量的马氏体组成，是典型的先进高强钢，性能特点为低屈强比、高初始加工硬化速率、良好的强塑性匹配。双相钢在国内外汽车的应用比例逐步增加，根据国外超轻车身项目研究设计，双相钢在未来汽车车身上的用量将达到80%，市场应用前景良好[2-3]。

为了完成产品系列化研发满足用户需求，本钢进行了450MPa级冷轧双相钢研制开发。本文介绍了本钢450MPa级冷轧双相钢化学成分设计，热轧、冷轧、热处理工艺及成品显微组织与性能等。

成分及工艺设计

化学成分设计

450MPa级冷轧双相钢在传统C-Si-Mn系双相钢设计基础上，添加一定量Cr，进一步提高淬透性。Si、Mn起到提高淬透性和固溶强化的作用。试验钢的化学成分见表1。

热连轧工艺

热连轧作为冷轧双相钢生产的中间环节，其组织性能对冷轧与退火过程的组织演变都有一定影响。一般热轧基板希望得到晶粒尺寸均匀的多边形铁素体、片层状的珠光体。为获得理想的热轧组织，热轧采用单相奥氏体区轧制，精轧后采用前段冷却，低温卷取。

冷轧及热处理工艺

试验钢规格为1.4mm×1250mm。结合钢种机理研究和装备水平，热轧原料规格为3.0mm×1280mm。冷轧后连续退火采用双相区加热、保温，缓冷得到适当的铁素体之后，然后采用快速冷却(≥30℃/s)得到一部分马氏体，从而获得铁素体+马氏体的双相组织，连续退火工艺见图1。

实验结果

组织及性能检测

按照GB 2975要求进行退火成品板取样，按照GB/T 228中P14试样要求加工成拉伸试样，在Zwick/Roell Z600电子拉伸机上进行性能检测。金相组织检验，退火成品板宽度1/4处取金相样，样品经过打磨、抛光、腐蚀处理，采用光学显微镜观察组织，并在JSM5600LV型扫描电镜下进一步观察微观组织。

产品力学性能

试验钢力学性能见表2。由表2可以看出，试验钢表现为典型的双相钢性能特征：无屈服延伸现象、较高的n值、低的屈强比、高延伸率以及较好的烘烤硬化性，符合450 MPa冷轧双相钢技术标准要求。

退火产品显微组织检验

图2显示了退火后试样的显微组织。图2(a)为光学显微镜下组织，铁素体呈棕色、马氏体为亮白色，约含有8%的马氏体，晶粒度约为11级；图2(b)为扫描电镜进一步观察显微组织，可见白色的马氏体呈连续的包围状分布在铁素体晶界处，这是由于马氏体含量少，因此铁素体晶粒中未有大块岛状马氏体出现，试验钢组织为典型的双相钢组织。

组织与性能分析

试验钢表现出典型的双相钢性能特点，宏观性能由微观组织决定，成品组织在形成马氏体时，发生了体积膨胀，从而导致与之相邻的铁素体内出现了较多的可动位错，在较低应力作用下，可动位错被激活发生移动，综上所述，双相钢的性能特征为低屈服和无屈服延伸[4]。当屈服在铁素体中首先发生后，大量的可动位错很快运动到F/M相界面而塞积，由于马氏体硬度高，所以变形抗力将迅速上升，致使变形向其他地方扩展，因此双相钢具有较高的加工硬化指数，可以发生均匀变形[5]。图2(b)马氏体岛周围和F/M相界面处颜色白亮，主要由于两相区加热时Mn的扩散速率远远低于C的扩散速率，所以在马氏体岛周围和相界面处出现富Mn带，该区域具有更高的淬透性，因此马氏体岛内外和相界面处出现色差效应[6]。微观组织决定了试验钢具有屈强比低、初始加工硬化指数高以及良好的强塑匹配等优点，另外，由于其基体有较多的固溶C原子，因此，和BH钢板类似，也具有较高的烘烤硬化特性。

产品应用

通过前期认证工作，本钢汽车用450MPa级冷轧双相钢在国内多家合资、自主品牌轿车上大批量应用，成功替代了进口同类产品。现已大批量商业化生产，典型成形零件见图3。

结束语

(1)试验钢产品性能符合相关标准要求，具体平均性能指标为：屈服强度：275 MPa，抗拉强度：485 MPa，屈强比：0.56，延伸率A50：40%，加工硬化指数n10-20值：0.21。(2)成品退火后组织由铁素体和马氏体组成，马氏体比例约为8%，晶粒度约为11级。(3)通过试生产，确定了该钢种的成分、工艺，目前本钢已大批量生产450MPa级冷轧双相钢。

文章来源——金属世界