在评审过程中，评委会听取了项目组对该项目创新点与关键技术等情况的汇报，认为该项目资料齐全、数据详实，立足先进高强汽车用钢产品全流程制造工艺与过程控制开展自主研发，以开发新品种及实现高质高效、批量稳定生产为目标，成功研发一贯制制造工艺及性能、板形与表面质量控制技术。随着汽车轻量化的发展，先进高强汽车用钢因其优异的性能得到广泛应用，但其工业化批量生产稳定性仍存在诸多问题。对此，鞍钢钢铁研究院联合国内科研单位开展了先进高强汽车用钢全流程制造工艺与质量综合控制技术研究，其科研成果有力地促进了鞍钢实现先进高强汽车用钢高效率、高质量工业化批量生产。
一、低密度钢介绍
钢铁大国丰富多彩，低密度钢就是其中一员，在节能环保大环境下应运而生。它是实现汽车轻量化的理想材料。
1.1 简介
一般来讲，低密度钢或者轻质钢是指在钢中添加比Fe元素密度低的合金元素（如Al、Mg、Mn、Si等），在合金成分优化与成型工艺控制的基础下，得到兼具低密度和高强韧性的新型钢。据估算，钢材的密度仅需降低10%就可以保持甚至显著提高其在汽车工业应用中的优越性和竞争力。常见的Fe-Al低密度钢之所以密度低，得益于其Al元素含量高，Al的密度低，抗氧化性能好，在钢铁中的溶解度大且价格适宜，是制造低密度钢的理想金属元素。
低密度钢的密度到底有多低？实验表明，含8%Al的钢密度约为7.0g/cm3，含10%Al的钢密度约为6.8g/cm3，一般纯铁的密度约为7.9g/cm3，低密度钢的密度分别较纯铁降低了11.2%和14.1%。
轻质钢研究始于耐蚀性需求。
1958年，Ham和Cairns首先开发出成本低廉的Fe-34Mn-10Al-0.76C奥氏体钢拟取代Cr-Ni不锈钢用于次腐蚀性环境中(文中合金元素含量无特殊说明均以质量分数计量)，随后研发人员积极探索用Al和Mn分别替代Cr和Ni来提高碳钢的耐蚀性和高温抗氧化性。
1984年，Charles等发现Fe-30Mn-5Al-xC(0.05≤x≤0.09)奥氏体合金钢在-196~25℃范围内表现出良好的强度和塑性。
21世纪初，德国马普所Frommeyer等详细研究了Fe-Al、Fe-Mn-Al-Si及Fe-Mn-Al-C合金钢的微观组织和力学性能，指出上述钢种具有的低密度和良好强度及塑性特征使其潜在成为新型轻量化材料。Frommeyer等的工作开启了研究人员对汽车用富含Al轻质钢的广泛研究，Kim等曾对轻质钢做过详细综述。
1.2 分类
按合金成分和室温下基体的主要组成相，可将轻质钢大致分为以下四类：
（1）单一铁素体轻质钢
此类钢种为Fe-Al固溶体合金，其主要成分为Fe-(2~9)Al，组织为单相铁素体。通常地，该钢种可添加适量Mn元素，并且用微量Ti和Nb等强碳、氮化物形成元素来固定钢中间隙原子以形成无间隙原子钢。
鉴于微量C元素可诱发晶界处形成κ(kappa)碳化物而显著削弱Fe-Al合金的成形性能，目前，对此类钢种的研究多集中于富铝无间隙原子钢（简称Al-IF钢）。
（2）铁素体轻质钢(δ-TRIP钢)
此类钢种的大致成分为Fe-(2~7)Al-(0~9)Mn-(0~0.4)C，其热轧组织多为(δ+α)铁素体和碳化物的混合物。
δ铁素体在热加工和热处理过程中始终存在。冷轧铁素体钢经TRIP或Q&P工艺热处理后，可获得适量残余奥氏体，这些残余奥氏体在形变时被诱发马氏体相变，从而显著提高钢板的强塑积。通常所说的铁素体轻质钢多数为δ-TRIP钢。
（3）铁素体-奥氏体双相轻质钢
此类钢种的大致成分为Fe-(3~13)Al-(5~30)Mn-(0.2~1.0)C，其主要组织构成为铁素体和奥氏体两相，且奥氏体在加工和后续形变过程中保持组织稳定性。
（4）奥氏体轻质钢
此类钢种的大致成分为Fe-(7~12)Al-(20~30)Mn-(0.5~1.5)C，其主要组织为奥氏体，还可能含有少量铁素体和κ碳化物。同样地，奥氏体在加工和后续形变过程中保持组织稳定性。
二、鞍钢低密度汽车钢研发历程
低密度钢的出现，使汽车轻量化目标向前迈出一大步。一辆普通小轿车的重量大概1.2吨左右。采用低密度钢可减少车重约134kg，燃油效率约提高8%，百公里油耗量约降低0.6L，油耗约降低7.8%。低密度钢是汽车材料中的绿色天使，未来它会成为汽车制造行业中最受欢迎的材料。
“双碳”战略的实施，对汽车行业的节能减排和轻量化提出了更高要求。材料的轻量化是实现汽车轻量化的重要发展方向，具有高强度、高成型性、低密度的新一代高强钢，成为全球钢厂重要研发方向。
（1）鞍钢轻质双相钢DP980-LITE
2019年7月4日，从鞍钢股份成功下线的行业首卷轻质双相钢DP980-LITE在鞍钢集团钢铁研究院实验室进行性能测试，经检验各项指标均达到设计要求。
作为国内重要的汽车钢生产研发基地,鞍钢将轻质双相钢的研发列为鞍钢集团重大课题,成立了产销研协同作战的项目组,并与东北大学、通用汽车研究院开展合作,共同推进轻质双相钢的研制开发和市场推广。历时3年多的技术攻关,项目组通过在先进高强钢的基础上添加轻质合金元素,破解了由于轻质合金元素的加入带来的冶炼、连铸、轧制、退火等多道工序的技术难题,特别是攻克了采用连铸工艺成批次生产合格铸坯的世界性生产难题,实现了轻质双相钢工业化生产。
（2）鞍钢低密度轻质钢 低密度DH590Mpa高成形性冷轧高强汽车钢
2022年9月，世界首卷590兆帕级低密度高成型性冷轧高强汽车钢在鞍钢成功下线，并在一汽集团成功冲压出左/右侧围前柱上侧内板等复杂零部件。经权威部门检测，该产品密度相对同级别高强钢降低5%，伸长率相对于同级别高强钢提高10%至15%。该产品的全球首发，标志着鞍钢在低密度汽车钢研发领域达到领先水平。
鞍钢与一汽集团轻量化团队密切配合，将该产品研发列入鞍钢卓越计划，成立了产销研一体化项目组，共同推进低密度高成型性冷轧高强汽车钢的研发和推广应用。通过高通量计算和实验室工艺模拟，该项目组创新性地解决了从成分设计到工业化生产各工序的技术难题，特别是解决了高轻质元素含量高强钢连铸坯质量控制的世界性生产难题以及微观组织精确控制的技术难题，实现了590兆帕级低密度高成型性冷轧高强汽车钢工业化生产。
该产品有助于客户通过结构优化和轻质材料的使用，设计出性能更好、重量更轻的汽车零部件，实现轻量化的效果。此次全球首发的低密度高成形性冷轧高强汽车钢的性能特点如下:
ü 首先是“轻”，其密度与传统钢铁材料相比下降~5。通过添加铝元素实现材料低密度，按最终材料密度下降5%根据钢铝密度混合的线性公式计算，添加铝元素的质量份数约为约为7.7%。
ü 低密度带来的材料减量成本减少比例为5%。
ü 然后是“强”，其抗拉强度达到590MPa以上；
ü 最后是“韧”，其伸长率与590MPa级别的双相钢相比提高了10%~15%。
ü 创新性：解决了高轻质合金元素含量高强钢连铸坯质量控制的世界性生产难题以及微观组织精确控制的技术难题，实现了590MPa级低密度高成形性冷轧高强汽车钢工业化生产。后续还要继续开发780和980Mpa等更高强度的牌号。
ü 按此钢铝碳排量值和加铝的质量份数计算，加铝DH590高强钢，按火电电解铝计算碳排放量为2.847吨，预计排放增加42.35%。
鞍钢与客户通过冲压模拟和零部件实际冲压实验，开展了低密度高成型性冷轧高强汽车钢在白车身、电池包、座椅等汽车部件上的优化设计和成型模拟研究。他们发现通过优化结构设计和低密度高强汽车钢的使用，能够实现汽车零部件减重5%至10%，吸引了国内外众多汽车厂家的关注和兴趣。
未来，鞍钢将开展冷轧、热镀锌、热轧酸洗等低密度高强汽车钢系列产品开发和轻量化应用技术研究，为汽车轻量化提供更加创新的解决方案。
