2022-04-21 15:51
在更新《先進高強度鋼應用指南》的過程中，一項我們非常認真謹慎完成的工作是定義了第三代先進高強鋼（3rd Gen AHSS）的構成。此前，我們曾多次被問到這個問題，而我們的技術編輯們對此經常給出各種不同的答案。因此，我們將其作為本次AHSS指南工作組討論議題的一部分，而該工作組由來自世界各地會員公司的鋼鐵領域專家組成。下文給出了專家討論的結果，同時也是世界汽車用鋼聯盟（WorldAutoSteel）最終采用的定義。
第一代先進高強度鋼以鐵素體為基體獲得基礎的延展性，同時含有不同數量的其他顯微組織相，如馬氏體、貝氏體和殘余奧氏體，從而提供強度和額外的延展性。與相同強度水平的傳統高強度鋼相比，這些鋼種具有更好的全局成形性。然而，由于顯微組織之間的硬度差異較大，在某些應用過程中可能會面臨局部成形性的挑戰。
第二代先進高強度鋼基本上為全奧氏體顯微組織，其強度和延展性依賴于孿晶變形機制。奧氏體不銹鋼具有相似的特征，因此有時也被歸為此類鋼種。第二代先進高強鋼種通常為高成本鋼種，這是由于生產中它們的軋制工藝復雜，且合金含量很高，而后者還會帶來焊接方面的挑戰。
第三代先進高強度鋼（3rd Gen AHSS）為多相鋼設計，因此在拉伸、剪切邊和/或彎曲等試驗測試中具有更好的局部成形性表現。通常，這類鋼種依靠貝氏體或馬氏體基體中特定比例和分布的殘余奧氏體，以及可能存在的一定量鐵素體和/或析出相，來獲得增強的局部成形性。
部分汽車制造商對第三代先進高強度鋼可能有專用定義，包括最低強度和延展性要求、或顯微組織相的特定構成，然而全球公認的標準定義尚不存在。在2010年之前，一家鋼鐵制造商實現了1000 MPa抗拉強度下伸長率18%的高強度鋼的小批量生產。從2010年左右開始，為了實現具有下一代性能的第三代先進高強鋼的批量生產，幾個國際聯盟相繼成立。這些組織的其中一項工作目標是開發兩種產品：一種具有25%伸長率及1500 MPa抗拉強度的高強度鋼種，和一種具有30%伸長率及1200 MPa抗拉強度的高延展性鋼種。第一種 “優異強度/高延展性鋼”通過對3%Mn含量鋼進行淬火-配分（QP）處理實現了1538 MPa抗拉強度和19%伸長率。第二種“優異延展性/高強度鋼”則通過10%Mn含量的成分設計實現了1200 MPa的強度目標，并以37%的伸長率超過了延展性目標。
另一項在歐洲開展的工作是利用QP工藝生產了許多合金，其中一種達到了1943 MPa的抗拉強度，而伸長率為8%。更高的延展性也是可能的，但要以較低的強度為代價。
第三代先進高強度鋼具有比其他同強度鋼種更好的冷成形延展性。因此，在某些應用方面它可以作為熱沖壓成形鋼的冷成形替代品。此外，雖然第三代鋼是為冷成形加工設計的，但有些鋼種同樣也適用于熱沖壓工藝。
和所有鋼鐵產品一樣，第三代先進高強度鋼的優良性能來自于化學成分與軋制工藝的配合。實現第三代先進高強度鋼性能的路徑并不是惟一的——鋼鐵制造商們可以使用各自的不同特點、限制和控制能力的現有生產設備。即使對于同一個汽車主機廠（OEM）的規范，鋼鐵制造商也可采取不同的途徑來嘗試滿足這些要求，而這可能會導致每個合格供應商的產品性能落入允許范圍的不同區間內。制造商在切換供應商時也應當謹慎，因為即使切換前后的產品性能均符合OEM規范，基于某一組性能調整的模具和工藝在切換到另一組時，可能也會出現異常。
目前有三種常見類型的第三代先進高強度鋼處于可用或評估狀態。這三類鋼種均依賴于相變誘導塑性（TRIP）效應。將QP工藝應用于以下其他鋼種也可能會開發出具有額外優良性能的鋼種。
TBF和CFB本質上是對同一鋼種的不同表述，一些組織將增強塑性雙相鋼（DP-HD, 或 DH）也歸于此類鋼種。這種生產工藝可以獲得超細貝氏體鐵素體晶粒，從而實現較高的強度，而顯微組織中的奧氏體能夠起到相變誘導塑性效應，帶來增強的延展性。
淬火—配分描述的工藝路線使鋼中顯微組織含有馬氏體和大量的殘余奧氏體。淬火溫度決定了馬氏體和奧氏體相的相對比例，而配分溫度能夠促進冷卻后室溫穩定奧氏體相比例的提高。
中錳鋼（Medium-Mn,或Med-Mn）
中錳鋼通常含有3%—12%的Mn含量，以及Si、Al和其他微合金化添加元素。合金化處理使奧氏體相在室溫保持穩定，從而在沖壓過程中產生TRIP效應獲得增強的延展性。此類鋼種目前尚未得到廣泛商用。
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