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汽車防撞結構的關鍵部分比如B柱及車架縱梁基本上都是采用一種稱為壓力硬化硼鋼的高強度鋼制造而成的。這種特殊級別的鋼（含有0.002-0.005%的硼）具有出色的碰撞能量吸收性能以及較高的強度，這樣在設計的時候可以采用較薄的壁厚，從而減輕重量。硼鋼常常用于制造復雜、精密，且對強度有較高要求的部件，但是這種材料成本較高且不易于加工。2013年10月17日，鞍鋼與日本神戶制鋼簽約，合資成立鞍鋼神鋼冷軋高強汽車鋼板有限公司。

采用硼鋼來制造汽車零部件需要將鋼坯加熱到較高的溫度（約950°C），然后在800-1200公噸的壓力機中采用較大的壓力將其沖壓成所需的形狀。但是實際情況并沒有這么簡單，要想使這種鋼發(fā)揮出色的性能，壓力機還需要配置水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，讓鋼在模具中快速冷卻或淬火至200°C左右。熱沖壓工藝的壓力硬化即是鋼坯的微觀組織從因高溫形成的延展性形態(tài)（主要是奧氏晶體形態(tài)）轉變到因快速冷卻形成的硬化形態(tài)（主要是馬氏體結晶形態(tài)）的過程。目前我國汽車用易切削鋼的年需求量為10萬噸左右（不包括拖拉機等農(nóng)用機械用鋼）。

美國環(huán)保署（DOE）希望可以省去用于熱成形汽車部件生產(chǎn)所需的大量能源和設備投入，因此他們贊助了科羅拉多礦業(yè)大學（CSM）及洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LANL），委托他們進行一項為期三年、投入金額達120萬美元的聯(lián)合開發(fā)項目，旨在開發(fā)一種新型的輕量化先進高強度鋼，可以在常溫的條件下沖壓成形為汽車部件。位于墨西哥東北部塔毛利帕斯州年產(chǎn)量為50萬噸的第2條連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線已于2014年1月竣工，由此具備在墨西哥年產(chǎn)90萬噸的汽車板生產(chǎn)體系，成為墨西哥最l大的汽車鋼板生產(chǎn)廠家。

以每年1000萬輛車來計算的話，采用Q&P（淬火與碳分配）鋼每年可以節(jié)省約30兆Btu（英熱單位），如果轉換成的話可以滿足30-33萬戶美國家庭一年的能源需求。

還有一些行業(yè)或合作伙伴，包括卡內(nèi)基梅隆大學（CMU）的先進鋼加工及產(chǎn)品研發(fā)中心，以及美國國家科學基l金會贊助的工學合作研發(fā)中心等，也加入到了這個項目中來。這些合作伙伴，包括鋼鐵公司如AKSteel、NucorSteel、Severstal和USSteel等以及汽車制造商如通用及豐田等，提供了超過30萬美元的成本分攤資金。Q&P工藝路線據(jù)洛斯阿拉莫斯國家實驗室研發(fā)工程師KesterClarke介紹，CSM/LANL小組研究的工藝稱為淬火與碳分配。

Q&P工藝路線

據(jù)洛斯阿拉莫斯國家實驗室研發(fā)工程師KesterClarke介紹，CSM/LANL小組研究的工藝稱為淬火與碳分配?！斑@就是汽車行業(yè)開發(fā)所謂的‘第三代’先進高強度鋼的其中一種方式，用于制造強度更高、更安全、更輕且經(jīng)濟實惠的汽車，”他說道。

“通過這種方式，材料工程師將開發(fā)一種‘有機的’復合材料結構，由相互混合的軟硬區(qū)域組成，可以確保材料在具有強度的同時也具有延展性，而這兩種特性很難同時實現(xiàn)，”Clarke解釋道。

Q&P是一種生產(chǎn)馬氏體鋼的新工藝，這種鋼在加熱后還可以保持一定量的奧氏體。鋼在高溫淬火后將形成不完全馬氏體及不完全奧氏體微觀組織。接下來的碳分配步驟是耗盡部分馬氏體中的碳，然后將剩余部分轉移到奧氏體中。在后的淬火到室溫過程中，富碳奧氏體保留在鋼微觀組織中。其中，安米與華菱鋼鐵合資的汽車板項目，計劃三分之二的產(chǎn)品是高強度鋼。

在使用Q&P工藝時，Clarke表示，“我們試圖將一些有用的合金元素分配到微觀組織的某些區(qū)域?；镜哪康氖且疡R氏體中的碳，也就是硬的部分，轉移（擴散）到奧氏體中，也就是柔韌的部分，然后將其穩(wěn)定下來。這樣，你就得到了亞穩(wěn)奧氏體，產(chǎn)生所謂的TRIP效果，即我們所說的相變誘發(fā)塑性。新生產(chǎn)線位于寶鋼廠區(qū)內(nèi)，與現(xiàn)有1、3號熱鍍鋅生產(chǎn)線為同類型生產(chǎn)線，新增了超高強鋼（ga980dp等）的生產(chǎn)能力。”

在采用這種鋼材制造的汽車部件受到碰撞時，富碳的奧氏體會轉變?yōu)轳R氏體，后者比前者強度高，而且不易發(fā)生塑性變形，這種物理特性對確保汽車安全性來說非常重要。

合金添加劑及熱處理

汽車的、輕量化和高安全發(fā)展需要先進鋼鐵材料作為基礎。汽車上應用和制造過程所涉及的鋼材品種繁多，有30個左右。它們應用于車身、發(fā)動機、傳動、底盤和懸掛系統(tǒng)。汽車制造幾乎牽涉到了所有的鋼材品種，汽車用鋼發(fā)展也促進了這些鋼類在其它領域的應用。

應用于汽車車身制造的冷軋和涂鍍薄板鋼的發(fā)展方向是：輕量化所需要的高強度、良好成形性和安全性提高所需要的高塑性、低成本所需要的低合金化和易加工化等。汽車用薄板鋼發(fā)展迅速，上世紀90年代的熱點是IF鋼和BH鋼，而今天人們更加關注的是高強度的DP鋼、TRIP鋼和熱成形馬氏體鋼，甚至開始了第三代汽車用鋼的研發(fā)工作。隨著碰撞安全性要求的提高，熱成形馬氏體鋼發(fā)展迅速。目前國際上常用的是德國TK公司研發(fā)的22MnB5鋼，他們還在研發(fā)更高強度的熱成形鋼。我國鋼鐵和汽車企業(yè)也在研發(fā)熱成形馬氏體鋼。鋼鐵研究總院研發(fā)了抗拉強度達到1500MPa、1700MPa、1900MPa、2200MPa四個強度級別的高塑性熱成形馬氏體鋼。對于BCC組織結構而言，鋼的強度超過1000MPa后，塑性下降幅度大。以c級車為例，“s-inmotion”通過優(yōu)化整車43個零部件的重量，可以使車體重量較傳統(tǒng)技術生產(chǎn)的汽車的重量減少約19%（74kg），每公里駕駛可降低6。研發(fā)熱成形馬氏體鋼需要解決高強度導致的低塑性問題。

考慮到TWIP鋼和奧氏體不銹鋼等第二代汽車用鋼的合金含量高導致了成本較高的情況，美國AISI組織多家大學、鋼鐵公司和汽車公司研發(fā)第三代汽車用鋼。它將有別于現(xiàn)有的以BCC組織結構為主的一代汽車用鋼和以FCC組織結構為主的第二代汽車用鋼，以提高強塑積為目標。鋼鐵研究總院等單位也在開展研發(fā)，試驗鋼的強塑積達到了40GPa%，較代汽車用鋼強塑積翻番。2條生產(chǎn)線的設計產(chǎn)能均為40萬噸/年，建設工作預計到2015年底結束。

長形鋼材主要是各種類型的特殊鋼材，應用于汽車發(fā)動機、傳動、懸掛、底盤等零部件。這些零部件一般需要承受各種動載荷的作用，汽車的、輕量化和高安全性同樣需要這類鋼材向高強度化方向發(fā)展。但是高強度化導致的疲勞破壞和延遲斷裂問題需要解決。為了降低成本和節(jié)約能源，汽車鍛鋼件應用了微合金非調(diào)質(zhì)鋼，同時提高了零件的均勻性。近年來，微合金化元素成本持續(xù)提高，需要研發(fā)少無微合金化元素的新型非調(diào)質(zhì)鋼。為了適應這一需要與變化，我們將已將GB/T8731-88標準列為今年修訂計劃，現(xiàn)正準備標準的討論稿，按計劃明年完成審訂工作。

近年來，國內(nèi)各單位積極研發(fā)汽車用鋼，從過去的仿l制學習，開始了自主研發(fā)先進汽車用鋼。

無論是汽車用鋼扁平材，還是汽車用鋼長形材，在過去的數(shù)年間都以提高強度為核心目標取得了長足的進步。無論是品種還是質(zhì)量，21世紀的汽車用鋼已經(jīng)完全不同于從前的汽車用鋼，汽車用鋼是一類不斷發(fā)展的先進材科。伴隨著需求變化和相關理論與技術的進展，21世紀的汽車用鋼將會以更高質(zhì)量和更多品種的面貌出現(xiàn)在人類面前。為了適應未來的社會和經(jīng)濟發(fā)展，應不斷地運用新技術、新工藝和新裝備，研發(fā)出具備“、低成本、易加工、高精度、綠色化”特征的先進汽車用鋼技術。隨著我國自主汽車技術的發(fā)展，我們有必要認真考慮我國汽車用鋼的發(fā)展方向和措施。從技術基礎研究出發(fā)，結合我國汽車需求和鋼鐵生產(chǎn)國情，逐步形成具有的適合長遠發(fā)展的我國先進汽車用鋼體系，促進我國汽車與鋼鐵的同步跨越式發(fā)展。這些合作伙伴，包括鋼鐵公司如AKSteel、NucorSteel、Severstal和USSteel等以及汽車制造商如通用及豐田等，提供了超過30萬美元的成本分攤資金。