（这就是它的工作原理）
我们马上进入正题
上期我们聊了车身材料的发展趋势。 未来，汽车行业主导材料之争将在铝与钢之间展开。 各大制造商都选择在车身结构中使用更多的铝合金部件，以增加强度并减轻重量。 钢铁方面，以先进汽车用高强度钢（AHSS）的多种产品，力争与铝争夺汽车材料的领先地位。
今天我们要聊的是
近年来强势崛起
另一种机身材质
第三代汽车用高强钢
谈汽车用钢，我们不得不谈以下几个概念：
1、汽车用钢：汽车用钢，主要是先进高强钢（AHSS）
2、强塑制品：是表征金属材料强度和韧性水平的综合性能指标。 它是钢材的抗拉强度与断裂后伸长率（即伸长率）的乘积。 其值约等于钢材拉伸曲线所包围的面积。 该面积代表钢材在拉伸试验过程中吸收的能量或外力使样品断裂时所做的功。
▲坚固的塑料制品大约是图中阴影区域
通俗地说，塑料制品的强度越大
单位体积能吸收的能量越多
该材料不易损坏
根据强塑性制品尺寸，强塑性制品为10-20GPa▪%的IF钢、DP钢、TRIP钢、马氏体钢等汽车用钢被称为第一代汽车用钢。 塑性含量高达50-70GPa▪%的奥氏体钢和TWIP钢已成为第二代汽车用钢。
当前汽车的发展方向是减轻重量、降低油耗、减少排放、提高安全性。
实践表明，实现汽车轻量化
最有效、最可靠且最具成本效益的方法之一
是改进汽车用先进高强度钢
和超高强钢应用比例
通过结构细化、优化零件结构等。
实现车身轻量化
然而，只有15%GPa▪%的第一代AHSS钢“升级”后，强度提高了，但材料的延展性下降，对材料的成形性和焊接性产生了不利影响，难度大大增加的加工和制造。 成本。
美国学者发现第一代和第二代汽车用钢的区别
提出第三代汽车用钢概念
即性能和成本介于两者之间
新型汽车用钢
▲第三代AHSS钢在延伸率和抗拉强度曲线上的分布
AHSS钢研发的指导思想
——M3控制
1.多相结构（Mult-）：随着人们掌握了单一强化机制，探索多相结构与多重强化机制之间的相互作用已成为进一步控制材料性能的必然途径。 在当今的高强度钢中，多相组织早已取代了单一贝氏体、马氏体、铁素体/珠光体……典型例子包括双相钢（DP）、相变诱导塑性钢（TRIP）、复杂相钢（CP） ）， ETC。
2、亚稳态结构（meta-）：固态相变受扩散速率和体积变化等因素影响。 亚稳态相往往是通过非平衡转变形成的，由于形成时的条件不同，亚稳态相也不同（如马蹄形）。 奥氏体、贝氏体、亚稳奥氏体等）这种非平衡亚稳状态不仅改变材料的组织结构，而且对材料性能影响很大，甚至可能出现特殊性能，应适当利用，可以充分发挥材料的潜力，满足不同的使用要求。
3.多尺度结构（Mult-）：毫米级、微米级、纳米级……从多个尺度重新观察多相结构内各组分的相互影响以及各种强化机制的相互作用，并探索到寻找提高钢材塑性和韧性的关键控制因素。
第三代AHSS钢的分类
1.QP钢
美国科罗拉多矿业学院教授首先提出的低合金钢Q&P（和）淬火及碳再分布退火工艺，现已开发出QP980钢并达到批量生产水平。
2.粉末冶金高强度钢
美国纳米钢公司（-Co）提出的粉末冶金工艺生产第三代汽车用钢。 粉末冶金可制备塑性密度高达25～35GPa%的钢坯铝合金 钢材 强度，但成本较高，不利于推广。
3. 艺术钢
采用美国教授提出的奥氏体逆相变ART工艺（ ）并结合TRIP钢工艺开发的0.1%C-5%Mn中锰高强钢，其强塑体积为25～45GPa·%，相对容易生产。 而且成本低。 2014年完成实验室研究和应用验证。
我国目前主要采用第三代AHSS钢材
有ART中锰钢/QP钢两种
组织结构是：
高强度基体+亚稳奥氏体
虽然两种钢都通过基体的强化作用，
以及亚稳奥氏体相的 TRIP 效应
获得高强度和高塑性
不过，两者的设计思路却截然不同。
ART钢——逆相变工艺
1、对钢进行淬火，得到淬火马氏体
2、铁素体+奥氏体两相区保持退火→退行奥氏体（伴随着奥氏体中固溶元素的富集和再分布活动，提高了残余奥氏体的稳定性，使其能够在室温下保留）
3、室温组织为马氏体或回火马氏体基体含有大量片状残余奥氏体和超细铁素体。
锰元素：
合金元素Mn用于扩大奥氏体相面积，可有效促进奥氏体的形成和超细化组织。
这种逆相变过程中Mn的置换和分布以及奥氏体的逆相变是在超细基体上获得大量亚稳奥氏体和铁素体组织的关键。
Q&P钢——正相变工艺
1、钢奥氏体化后，在马氏体转变起始温度（Ms）和终止温度（Mf）之间的温度进行等温淬火，获得马氏体和一定量的奥氏体组织（>15%）
2、在高于Ms的一定温度下保温，并进行碳分布处理。 板条马氏体中的高碳转移到邻近的奥氏体并冷却至室温。 室温下奥氏体数量稳定。
跳闸效果：
高强度钢显微组织中一定量的残余奥氏体在应变诱导作用下会发生马氏体转变。 诱导相变产生的马氏体组织可以抑制局部颈缩，改善均匀应变，并增加伸长率。 影响。
此过程的关键环节是稳定残余奥氏体量，抑制碳化物析出，防止碳消耗降低残余奥氏体中可富集的碳含量，降低稳定性。 Q&P钢中Si、Al等非碳化物形成元素起到阻碍碳化物析出、促进碳扩散的作用。
基于这些研究思路，我国学者和企业对AHSS钢的工艺制造（成型、轧制、焊接、涂层等）投入了更多的研究，使得大部分可以通过目前企业原有的生产进行输出和控制线。 制造和研发成本促使第三代汽车用钢真正稳定商业化步伐，在汽车市场占据一席之地。
例如，宝钢2013年开发出QP980热镀锌产品，2015年开发出中锰钢产品，鞍钢连续几年开发出QP980\1300\1400钢种，以及QP980钢种。东北大学徐云波教授团队研发的钢铁告别“两步分配”。 生产技术、河钢攻克的QP980钢焊接难题等，我国学者和企业仍在深入研究和开发第三代汽车用钢。
文献参考和启发：
【1】魏元生. 第三代高强汽车用钢性能及应用[J]. 金属热处理，2015铝合金 钢材 强度，40(12)：34-39。
【2】施发才. 第三代汽车用钢的发展[J]. 山西冶金，2015，38(1)：1-3。
【3】《热处理手册》第四版第1卷
来源：中国机械工程学会热处理分会（ID：）
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