助力车身轻量化兼具高强及高延展性的增强成形性双相钢-8846威尼斯

2014年，德国奔驰汽车牵头修订德国汽车工程学会（vda）冷成形汽车用钢标准，为满足零件合并对材料性能的要求，首次提出希望钢企开发一种新型材料，延伸率在传统双相钢（dp）基础上进一步提高，同时成本及稳定性要明显优于形变诱导塑性钢（trip）、孪晶诱导塑性钢（twip）以及淬火分配钢（qp）等高成形先进高强钢，并将此类新材料命名为增强成形性双相钢（dh）。首钢、奥钢联、蒂森和安赛乐等钢企成为第一批受邀研制企业。研制该材料存在如下难题：①虽然断后延伸率较dp钢提高20%-30%，但可制备零件有限，大变形零件冲压开裂率5-10%；②dh钢断后延伸率提升带来扩孔性能下降，部分梁类零件折弯开裂率高达100%；③dh钢实施焊后热处理存在加热不均、温度受限等问题，有些零件静载能力下降10%；④复杂零件一体化制备时，现有模型冲压开裂预测精度仅80%左右。为此，首钢联合北京科技大学、一汽、长城汽车组成“产学研用”团队，在国家新能源汽车材料生产应用示范平台、北京市优秀创新团队项目、河北省重点研发计划等项目支持下，成功开发了590-1180mpa级别dh钢系列产品，解决了dh钢生产应用的共性难题，实现了技术引流。

首钢是国内第一家实现dh钢产业化应用的钢企，产品强度覆盖590-1180mpa，镀层类型包括裸板（uc）、纯锌镀层（gi）、锌铁合金镀层（ga）和锌铝镁镀层（zm）等。首次提出了“铁素体 马氏体 一定量残余奥氏体”的dh钢组织设计思路，揭示了si、al元素对残余奥氏体生成的贡献机制并开发了满足不同镀层产品的生产工艺，国内首发了590-1180mpa级别dh钢系列产品，断后伸长率较同强度级别双相钢提高了35%以上；建立了基于加工硬化率梯度的硬化曲线外推模型并发明了基于塑性应变比修正的flc优化方法，解决了复杂零件冲压开裂预测精度低的难题，复杂零件、“多合一”零件一体化成形制备时，零件开裂率降低至0。揭示了退火工艺路径对组织均匀性和局部成形性能的影响机理，开发了新的退火工艺路径，实现了dh钢系列产品扩孔率提高50%以上，攻克了高强钢全局成形与局部成形性能协同控制的难题。发现了焊核生长速度及塑性环支撑对焊点性能的作用机制，首创了递进脉冲电阻点焊技术，突破了焊核生长的极限尺寸，降低了楔形区残余应力，实现了dh钢焊点静载力增加20%以上，碰撞吸能提高20%以上，焊点疲劳耐久性能提升40%以上。

首钢牵头制定gb/t 20564.12-2019《汽车用高强度冷连轧钢板及钢带 第12部分：增强成形性双相钢》，作为德国汽车工业协会vda239-100标准工作组国内第一家钢企成员单位，为该标准的修订做出了重要的贡献，其中增强成形性双相钢产品系列化及指标制定都采纳了首钢的意见及数据。

首钢开发了590-1180mpa强度级别增强成形性双相钢（dh钢）系列产品，形成了dh钢生产和应用关键控制技术，解决了局部成形能力不足，冲压开裂等难题，实现了dh钢系列产品的国内首发。产品在奔驰、沃尔沃等车企实现批量应用，累计销售20余万吨，国内市场占有率超过60%。开发dh钢兼具性能和成本优势，得到车企的高度认可，对车身减重、开裂难题解决、碰撞吸能提升和一体化成形技术应用（见图1）等做出了突出贡献，显著提升了首钢汽车板竞争力，产生了显著的经济效益。dh钢是首钢从“基础研究、中试实验到工业试制和大批量稳定生产，再到零件试制和大规模应用推广”的成功范例，对推进钢铁企业和汽车企业科技自立自强具有重要示范意义。同时所开发的绿色低碳材料已经为汽车制造减排co2减排40万吨，是落实“双碳”战略的重要举措。