东北大学：汽车轻量化钢材研发取得新突破

日前，东北大学许云波教授团队开发的高强度塑料沉积汽车钢成功下线鹤岗唐刚高强度汽车板生产线。该钢的力学性能均达到目标，并获得了客户订单。这标志着中国首次在传统的连续退火生产线上成功开发出机械性能优异的第三代汽车用钢，其特点是“冷却速度低，一步过时效处理”。

近年来，世界各大钢铁企业加大了第三代汽车用钢的研发力度，努力通过减轻车身重量来实现“更省油、更安全”的汽车目标。作为第三代钢的典型代表之一，调质钢以其优异的强塑性和适合工业大批量生产的技术特征成为最引人注目的“明星”。

然而，根据经典的淬火分区理论，为了获得优异的强塑性，传统的连续退火生产线必须具有特殊的功能，如淬火后的高速冷却和快速升温(两步分区)。然而，配备这种奢侈品的高强度钢专用退火生产线往往要花费8亿至9亿元，有的甚至要花费10亿元以上，这使得大多数钢铁企业只能“看海叹息”。

在传统的低冷却速度、无淬火和升温功能的连续退火生产线上开发第三代高强度钢已逐渐成为学术界和业界追求的共同目标。为了解决该行业的共性技术问题，东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室教授许云波团队对淬火分区理论和关键产业化技术进行了深入研究。它突破了单纯依靠马氏体向奥氏体碳分配的传统框架，提出了“铁素体、贝氏体和马氏体与碳分配相配合”的新概念和新工艺。通过合金成分设计、奥氏体稳定和多相组织的精确控制，基于唐刚鹤岗传统连续退火生产线较低的冷却速率和一步过时效处理，QP980钢在世界上首次成功开发。该钢种成品板的屈服强度≥600兆帕，抗拉强度≥980兆帕，断裂伸长率21%~28%，综合性能优良。

与同等级的“两级分配”的商品钢相比，新技术具有控温路径简单、分配窗口灵活、生产衔接顺畅高效、降低工艺成本等优点。只有取消“感应升温”项目，才能节省50~100元/吨的电费。此外，该新产品具有优异的典型显微组织和力学性能，轧制性能波动小，抗回火稳定性强。显微组织中残余奥氏体的体积分数提高了2%~6%，断裂伸长率提高了2%~4%，强塑性沉积可达27GPa%以上。电阻点焊和成形性能基本相当于“两步分割”产品的典型值，其中弯曲和回弹性能较好。1.6毫米板的临界相对弯曲半径减小到1.5毫米左右，90°弯曲的回弹角可达14°左右。

此外，与同牌号冷轧双相钢和相变诱发塑性钢相比，不仅合金成本大大降低，而且钢的韧性、塑性、成形性和延伸率凸缘性能都有显著提高，特别是延伸率达到同牌号冷轧双相钢的两倍以上。

这种新型Q&P钢可用于汽车结构件，如横梁、纵梁、窗框、保险杠、地板加强件等，通过减小零件厚度和降低油耗，可有效节能降耗。例如，用QP980代替DP600可以将工件的厚度从1.2毫米减少到1.0毫米，这样可以将汽车的重量减轻10%~20%。与此同时，汽车的安全性得到了显著提高，在正常碰撞情况下，人的死亡率大大降低。(王玉辉)

《中国科学报》(第8版，2017年8月8日)