形变诱导铁素体相变-Q&P (DIFT-Q&P)形变热处理工艺流程及组织演化过程示意图
Schematics of deformation induced ferrite transformation-Q&P (DIFT-Q&P) process and microstructural evolution (Ae3—equilibrium critical temperature of full austenitization,αD—deformation-induced martensite, DT—the difference
of temperature of all ferrite transform into austenite and paraequilibrium temperature)
结论与展望
1 绿色热成形钢——短流程热成形钢研发
目前我国经济社会长期发展的主基调之一是“绿色发展”。汽车行业的可持续发展也需要面向全生命周期的绿色化，即在不断提高汽车钢强度减重的同时，需重视对材料设计、生产、制造、加工、使用到回收利用等各个环节的成本、能耗以及排放，或概括为“高性能、低成本、生态化、绿色化”四大特征。“绿色发展”对汽车钢技术提出了更高的要求，而薄板坯连铸连轧短流程工艺生产热成形钢的一大优势是绿色低成本。近年来，武钢将短流程制造技术与车身轻量化技术相结合，通过薄板坯连铸连轧工艺生产汽车用先进高强钢，其中的短流程绿色低成本热成形钢强度级别实现了从1300~2000 MPa全覆盖。除了武钢，国内多家钢厂具有CSP (compact strip production)短流程连铸连轧生产能力，如河钢、马钢、珠钢、酒钢等。河钢2018 年底报道，其世界首卷2000 MPa级别热成形汽车钢在河钢唐钢薄板坯短流程成功下线，其板厚1.8 mm。可见CSP短流程生产热成形钢是未来热成形钢的一个发展趋势，应用前景广泛。
2 热成形新钢种的研发
基于表面防护考虑，通用中国研究院正在开发新的热成形钢种。据卢琦在轻量化会议中报道，此热成形钢在正常热冲压后表面光洁；成形件表面生成一层氧化膜，预防脱碳。但此钢种成分目前仍处保密阶段。继近年(2016~2019 年)中汽院联合马钢研发并成功装车应用NbV复合微合金化热成形钢，及育材堂(苏州)材料科技有限公司发布高钒超高强(2 GPa)新型热成形钢，最近(2019 年10 月24 日)马钢又发布高韧性新型铝硅镀层热成形钢，其中的理论依据是“界面降碳韧化”。可见，近些年来热成形新钢种的研发是一个活跃的领域。新钢种研发的目标依然是高强、高韧、高使用服役性能。
3 工艺
针对热成形钢增塑增韧，目前热成形+Q&P 工艺是研究热点，国内外已有不少团队对此进行了系统研究，但要实际应用于生产，还需在材料、设备上进行进一步研究，开发适合热成形Q&P工艺的新钢种。由于目前热成形Q&P处理时一般需要额外设备，如加热炉，或改进热成形冷却系统，因此增加了额外成本且降低生产节拍。鉴于此，下一步热成形Q&P工艺的研究方向应是热成形+非等温配分或动态配分工艺，这样可以在原有生产线上直接进行热成形Q&P处理。
4 建模与模拟
随着数值模拟技术的发展，仿真分析对于热成形钢的发展已从原来的锦上添花变成不可或缺。现有的分析手段对于常见的成形缺陷已能给出较为准确的预测结果，因而在工业界得到广泛重视并用来指导工艺改善。但同时也看到，模拟方面还有不少工作要做，例如热冲压成形件的回弹量虽小，但要准确模拟却充满挑战，要求热成形过程涉及到热-力-相变多场耦合模型及其中的各单项场建模均须准确。此外，现有的热成形组织模拟多采用整体组织信息的统计学描述，微观尺度模拟方法在热成形钢领域的使用相对较少。采用多尺度方法，建立微观-介观-宏观的立体分析模拟也会是今后仿真分析的一个发展内容。
5 材料性能与构件服役评价
针对不同氢致延迟断裂敏感性评价方法目前存在的无统一规范可循、结果可重复性、互认性差的情况，有必要依托于基础性研究成果，不断完善、优化现有测试评价技术方法，建立一套与生产条件相符合的评价试验技术规范，方能满足行业发展之需。而评价规范的建立之关键，不仅应实现对不同钢种在实验室条件下发生氢致延迟断裂难易程度的相对评价，更应实现对实际服役环境下零件能否发生氢致延迟断裂的绝对评价。
6 新能源、智能化汽车对高强汽车钢的要求
随着新能源、智能化汽车的发展，对高强汽车钢要求的变化需要探讨。迫于节能减排的压力，绿色新能源汽车得到发展，而使用高强汽车钢依然有利于实现减重节能的目标。而智能化汽车的发展，将大幅减少交通安全事故等传统的主被动碰撞问题，然而新的网络信息安全隐患将在智能化汽车领域出现，因此一旦出现安全事故，乘客将可能受到更加致命的危害。因此在智能化汽车领域依然需要使用高强汽车钢增加安全性能，至于未来是否需要追求2 GPa 以上的超高强汽车用钢，仍需材料科学、汽车工程领域的专家学者不断研究探讨。
7 结束语
中国是个制造业大国，在汽车产销量长期处于世界第一的发展过程中，包括汽车关键结构安全件在内的高端制造业迅猛发展，也越来越强。正在从引进消化吸收，发展到协作和源头创新。一些先进热成形钢与应用技术应运而生，但还存在一些瓶颈问题和值得关注的研发方向：
(1) 热
(2) 顺应汽车材料轻量化多材料的设计策略，用于汽车关键安全结构件的热成形钢品种及其使用工艺，也要适应不同档次车型、不同安全(法规)标准、不同使用环境等要求，甚至在同一部件上实现不同组织与性能的定制要求，因此，汽车轻量化用热成形钢也是多种成分和新工艺并存的格局；
(3) 在具体钢种和使用技术开发上，针对复杂热力耦合条件下的相变、变形与组织演变过程，更加注重试验研制与建模模拟仿真的结合，相得益彰。总之，随着汽车轻量化对汽车安全结构件用热成形钢的强度、韧性和经济性要求的不断提高，通过热成形钢制造的钢厂、使用热成形钢构件的汽车整机厂和行业协会的协同创新，热成形钢的性能更佳、使用技术趋向成熟，其相对于冷成形钢的优势将不断增加。
注：文章原标题：先进热成形汽车钢制造与使用的研究现状与展望；作者：金学军1, 龚煜1, 韩先洪1, 杜浩1, 丁伟1, 朱彬2, 张宜生2，冯毅3, 马鸣图3, 梁宾3, 赵岩3, 李勇4, 郑菁桦4, 石朱生4
单位：1 上海交通大学材料科学与工程学院,上海 200240；2 华中科技大学材料科学与工程学院,武汉 430074；3 中国汽车工程研究院股份有限公司,重庆 401122；4 Department of Mechanical Engineering, Imperial College London, London SW7 2AZ, UK
