一、研究的背景與問題

2009年我國汽車產(chǎn)銷量躍居世界第一，汽車行業(yè)成為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的同時，也帶來了能源消耗、環(huán)境污染、安全事故等一系列社會問題。汽車行業(yè)節(jié)能減排、車體輕量化等要求迫在眉睫。

汽車安全法規(guī)日趨嚴苛，車體安全化要求大幅提升，大量超高強鋼如雙相鋼、復相鋼等得到廣泛應用。與雙相鋼相比，復相鋼由于具有優(yōu)異的折彎擴孔性能、疲勞耐久性能、碰撞吸能性能，應用于汽車關(guān)鍵零部件，對提升整車安全性能具有不可替代的作用。

受制于產(chǎn)線裝備能力及產(chǎn)品高質(zhì)量要求，我國復相鋼開發(fā)及應用與國外存在較大差距，項目之初國內(nèi)復相鋼產(chǎn)品及相關(guān)標準仍是空白，以某國際知名高端品牌為代表的汽車用戶長期依賴于進口蒂森、安賽樂、神戶等國外鋼企產(chǎn)品。國外先進鋼企對復相鋼研究起步較早，中國汽車行業(yè)長期面臨交貨周期長、售后服務及時性等問題，較大的制約了行業(yè)發(fā)展。

具體來講，復相鋼通常包含兩類產(chǎn)品，其中冷軋復相鋼主要用來制造對剛度、強度、耐撞性等要求極高的門檻、保險杠、座椅滑軌等安全結(jié)構(gòu)件，熱軋復相鋼主要用來制造對成形及疲勞要求更高的控制臂、縱臂等底盤核心承重部件。近年來，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)借助于熱軋產(chǎn)品升級及冷軋高強產(chǎn)線能力提升，積累了一定的復相鋼生產(chǎn)開發(fā)經(jīng)驗，但國內(nèi)外復相鋼還存在一些難題尚未有效解決，主要包括：

1、傳統(tǒng)熱軋復相鋼采用微合金成分體系設(shè)計，通過卷取溫度控制相變，從而獲得鐵素體+貝氏體+殘余奧氏體等復相組織。但是擴孔率與伸長率具有負相關(guān)性，同時滿足高擴孔性（≥40%）、高拉延性（≥12%）要求存在技術(shù)矛盾，如國際知名高端品牌某復雜成形零部件時因伸長率低和擴孔性能不足造成的沖壓開裂率高達4%。且在傳統(tǒng)控制冷卻思路下，相同終軋/卷取溫度而不同冷卻路徑時組織差異較大，導致擴孔率及伸長率波動大。

2、傳統(tǒng)冷軋復相鋼采用“高碳成分+高溫退火”獲得少量鐵素體+貝氏體+馬氏體+少量殘余奧復相組織。但高溫加熱及快速冷卻容易造成溫度不穩(wěn)定，從而造成材料性能的波動。且高碳復相鋼存在帶狀組織，對折彎要求較高的零件適用性一般，如某國際知名一級配套商用進口材加工某零件時折彎開裂率高達8%，難以滿足門檻、滑軌等零件高折彎性能的成形需求。

3、超高強復相鋼冷軋生產(chǎn)時變形抗力起點值高，極限厚寬規(guī)格軋制負荷極大，導致帶鋼板形問題突出。如國外某先進鋼企極限厚寬規(guī)格熱鍍鋅復相鋼僅可實現(xiàn)平直度5mm/2000mm，因板形不良導致最終零件空間尺寸合格率僅有90%，嚴重影響了門檻等零件的裝配精度及碰撞安全。

4、超高強度復相鋼零件生產(chǎn)過程中翻邊、擴孔等涉及邊部成形工序較多，極易引發(fā)沖壓邊裂質(zhì)量問題。因邊部裂紋敏感性和零件沖壓邊裂的預測技術(shù)還不完善，缺乏邊部裂紋敏感性評價體系及相應的材料解決方案，典型零件沖壓邊部開裂率達到5%。目前國際上往往被迫采用改良模具或采用激光切割的方式解決此類問題，加工成本顯著提高。

二、解決問題的思路與技術(shù)方案

本項目以高性能復相鋼使用需求為出發(fā)點，總體思路如圖1所示。通過擴孔/拉延協(xié)同控制和材料局部成形的機理創(chuàng)新，提出組織調(diào)控新思路，實現(xiàn)復相鋼綜合力學性能提升；通過軋制工藝、退火工藝、板形控制工藝等創(chuàng)新，實現(xiàn)復相鋼性能穩(wěn)定性、極限規(guī)格產(chǎn)品板形質(zhì)量的提升，在上述機理創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，最終實現(xiàn)高性能復相鋼的穩(wěn)定生產(chǎn)。另外，為解決復相鋼零部件生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵瓶頸問題，建立材料邊部裂紋敏感性評價方法和基于零件成形方式的沖壓邊裂預測方法，保障汽車關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的穩(wěn)定生產(chǎn)，從而滿足整車輕量化、安全化的需求。

圖1項目總體思路示意圖

本項目的主要技術(shù)內(nèi)容如下：

1、高伸長率高擴孔率復相鋼組織調(diào)控技術(shù)。

2、低碳微合金復相鋼低溫退火生產(chǎn)技術(shù)。

3、厚寬規(guī)格復相鋼熱軋-冷軋全流程板形控制技術(shù)。

4、復相鋼材料邊部裂紋敏感性評價及零件沖壓邊裂預測方法。

三、主要創(chuàng)新性成果

1、揭示了復相鋼局部成形性能的影響機理，提出了基于微細顆粒殘余奧氏體和納米析出強化鐵素體的組織調(diào)控新思路，開發(fā)了熱軋控制中間層冷溫度及冷軋低溫退火的復相鋼生產(chǎn)新技術(shù)，實現(xiàn)熱軋800MPa復相鋼擴孔率≥55%且伸長率≥12%，冷軋1000MPa復相鋼180°彎曲半徑達到0t。

2、形成了極限規(guī)格冷軋復相鋼“熱軋-層冷過程平直度協(xié)同控制+大軋制力冷軋板形調(diào)控域優(yōu)化”的全流程板形控制技術(shù)，解決了復相鋼高軋制負荷下的板形難題，實現(xiàn)了平直度≤2mm/2000mm，制作零件尺寸合格率提升至96%以上。

3、發(fā)明了基于材料的邊部裂紋敏感性評價方法及基于零件成形方式的等效極限預測方法，揭示了材料物理特性對邊部裂紋的影響規(guī)律，實現(xiàn)了材料與零件相結(jié)合的事前預測，復相鋼冷成形邊部開裂率降低至0.2%以下。

四、應用情況與效果

項目開發(fā)的汽車用高性能復相鋼已經(jīng)在國內(nèi)外多家主機廠得到批量應用，其中冷軋熱鍍鋅復相鋼市場占有率超過60%。

項目開發(fā)冷軋CR780Y980T-CP-GI、熱軋HR660Y760T-CP-UC（HR800CP）產(chǎn)品國內(nèi)率先通過某國際知名車企全球材料認證，應用于該車企旗下多款車型，實現(xiàn)對多家海外鋼企材料的本地化切換，并實現(xiàn)部分零件獨家供貨。解決了2.2mm極限厚寬規(guī)格進口產(chǎn)品供貨能力不足、3.2mmHR660Y760T-CP-UC復雜成形控制臂沖壓開裂難題。

項目開發(fā)冷軋CR660Y780T-CP-GI、HR1000CP產(chǎn)品均實現(xiàn)國內(nèi)首發(fā)，CR660Y780T-CP-GI產(chǎn)品亞太地區(qū)唯一通過某國際著名車企全球材料認證，批量應用于多款車型車型；HR1000CP產(chǎn)品國內(nèi)獨家批量應用于某車型。CR900Y1180T-CP-GI被納入某知名車企新車型用材計劃，推動該車企全球冷成形高強鋼零件強度首次升級至1200MPa。

項目開發(fā)冷軋HC900/1180CP產(chǎn)品實現(xiàn)國內(nèi)首發(fā)，批量應用于國內(nèi)自主品牌門檻梁零件，回彈控制精度和尺寸精度優(yōu)異，與進口材料表現(xiàn)相當，實現(xiàn)了對進口產(chǎn)品的替代。

項目開發(fā)冷軋HC780Y980T-CP產(chǎn)品實現(xiàn)國際知名一級配套商的批量應用，用于生產(chǎn)座椅滑軌、座椅側(cè)板等安全結(jié)構(gòu)類零件，實現(xiàn)了對進口產(chǎn)品的替代，為該配套商客戶重點車型的順利量產(chǎn)提供了可靠保障。

首鋼高屈強比CR660Y780T-CP應用于某車型

首鋼CP980與進口CP980折彎性能對比

邊部裂紋敏感性判據(jù)