国内热门汽车用钢-Q&P高强钢的前世今生

放大  缩小 日期:2020-05-07     来源:知乎    评论:1      
核心提示:【汽车用钢】QP钢是什么?QP钢是QuenchingPartitioning 的缩写, 中文表达即为淬火配分钢。对于有一定的材料技术知识的人来说,这种高强钢的名字已经说明了它的由来: 通过一定的淬火方式和特别的配分处理,使这种钢

汽车用钢】Q&P钢是什么?Q&P钢是Quenching & Partitioning 的缩写, 中文表达即为淬火配分钢。对于有一定的材料技术知识的人来说,这种高强钢的名字已经说明了它的由来: 通过一定的淬火方式和特别的配分处理,使这种钢材兼具强度以及优良的成型性能。

21世纪初,美国的研究人员Speer等将高碳、中碳含硅钢(9260钢和0.35C-1.3Mn- 0.74Si)进行淬火后,在Ms以下的一定温度保温处理,使马氏体中的碳在等温过程中配分至残余奥氏体,来稳定残余奥氏体,使室温下钢件能够获得由马氏体和残余奥氏体构成的微观组织,从而获得较高的强度和塑性及韧性。Speer 等还建立了Q-P工艺的热力学模型以及动力学预测。


Q&P钢处理的示意图
 

淬火-碳分配工艺如图所示,图中,Ci、Cγ和Cm分别表示原始合金、奥氏体和马氏体中的碳含量,QT和PT分别表示初始淬火温度和碳配分温度。含Si或(和)Al的钢件经奥氏体化后淬火至Ms~Mf之间的某一温度,形成部分的马氏体和残余奥氏体,再在该初始淬火温度或者Ms以上某一温度保温一段时间,使碳由过饱和马氏体向残余奥氏体配分,此时马氏体中的碳含量逐渐下降,奥氏体中的碳含量升高,而使残余奥氏体富碳并能够在室温下稳定,获得马氏体+奥氏体组织。

Q&P工艺可以很大程度地提高残余奥氏体的碳含量和残余奥氏体的体积分数。含Si钢经奥氏体化后可直接进行Q&P处理,也可以先在(α+γ)两相区保温,形成一定数量的铁素体和奥氏体后,再进行Q&P处理,为在名称上将两者加以区分,称前者为均匀奥氏体的Q&P处理,后者称为(α+γ)的Q&P处理,碳配分的温度可以等于初始淬火温度,也可以高于初始淬火温度。将碳配分温度等于初始淬火温度的Q-P 处理称为一步(1-step)法处理,将分配温度高于初始淬火温度的Q-P处理称为两步(2-step)法处理。

Q&P钢目前的发展状态和主机厂应用

美国人Speer自己也不会想到,当初的idea会在中国大地开花结果, 无论是领头羊,宝钢,武钢或者鞍钢他们都独自开发了从QP780 QP980以及QP1200 的全系产品,甚至在马鞍山这样汽车用钢的后来者也陆续作出了自己的牌号。目前国内OEM也在陆续开发处适用于QP钢的零件,类似于门槛加强版,甚至B-柱内板,但主要还是结构偏于简单的结构件,对于提升车身的安全属性有很大的帮助。

 VDA239-100部分高强钢牌号一览

但是。。。看一眼VDA239-100 这种被广泛采纳的汽车用钢标准,根本就没有QP钢的牌号,而据我所知,欧洲的OEM也不打算把QP钢纳入其中,其实原因也很简单:

  • 在QP钢的开发应用欧洲是远远落后的,再回过头是追赶可能是得不偿失
  • 借助欧洲主流OEM的近水楼台以及自己的特点(其实就是穷,欧洲钢厂AM/TKS没有钱来投资新的硬件来做QP),那么就绕开QP的优势并且利用类似于QP原理在欧洲已有的DP钢基础上做微观组织调整出DH钢,让欧洲OEM接受并且应用推广
  • 结果就是我们没有看到QP被外资OEM大规模使用,反倒是DH钢后来居上快速的进入了VDA239-100 牌号中,并且已经在奔驰的部分车型上量产

这里还要说一个国内钢厂的新秀,首钢,他们在开发Q&P钢的同时也积极参与VDA239-100标准以及DH钢的标准发布,在国内个人感觉首钢现在的内在动力也明显强于宝钢,特别是在新趋势新 技术的开发上并没有明显的落后。 

 

 
 
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