1 前言
為適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的需要，要求汽車車身要輕量化；為提高汽車的安全性，要求提高車身的抗碰撞特性。這些已成為當(dāng)前汽車制造商所面臨的重要課題。為解決這些課題，除了對車身進(jìn)行精心設(shè)計(jì)外，提高所用鋼材的強(qiáng)度也是一種有效的方法。JFE公司開發(fā)了各種強(qiáng)度等級的高強(qiáng)度鋼板，同時(shí)還開發(fā)出了強(qiáng)度等級相同，但具有不同特征的高強(qiáng)度鋼板。
以下就解決上述問題的合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的開發(fā)思路和合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的系列品種及具有各種特征的產(chǎn)品進(jìn)行介紹。金屬材料
2 合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的開發(fā)思路
作為提高鋼的強(qiáng)度的方法有：
（1）添加Si、Mn和P等的固溶強(qiáng)化；
（2）利用Ti和Nb的碳化物和氮化物等的析出強(qiáng)化；
（3）細(xì)化晶體；
（4）利用馬氏體和貝氏體的組織強(qiáng)化。無論采用何種強(qiáng)化方法，都必須添加Si、Mn和P等元素。
比鐵更容易產(chǎn)生氧化性的元素在再結(jié)晶退火時(shí)會出現(xiàn)選擇氧化，并容易在鋼板表面產(chǎn)生富集。由于這些表面富集物會妨礙鐵和溶融鋅的濕潤性，因此熱鍍性能有可能下降。特別是，由于Si容易產(chǎn)生表面富集和妨礙熱鍍性，因此不適合作為強(qiáng)化元素。Mn雖然也會產(chǎn)生表面富集，但在晶界中存在偏析的傾向，不像Si那樣容易妨礙熱鍍性。因此，決定在合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板中添加必要的最少量的Mn。P的氧化性接近于鐵，因此在退火時(shí)可以避免表面富集。但是，采用一般的制造工藝時(shí)，由于鐵素體晶界中存在偏析，會使合金化反應(yīng)遲滯，因此在利用超低碳鋼中P具有的良好的固溶強(qiáng)化作用的情況下，決定添加在實(shí)際使用上沒有大問題的最小P量。另外，在使用其它的強(qiáng)化方法時(shí)，則要避免P的添加。抑制P的添加還有助于改善焊接性。由于僅僅使用以上元素并不一定能獲得充分的強(qiáng)化作用，因此對新的強(qiáng)化元素和強(qiáng)化方法進(jìn)行了研究。
采用GDS調(diào)查了Mo添加鋼和Si添加鋼在退火后的表面富集狀態(tài)。結(jié)果可知，在Si添加鋼中，Si的表面富集明顯，而在Mo添加鋼中則完全看不到Mo的富集現(xiàn)象。這是由于Mo的氧化物生成自由能低、即使在退火時(shí)也不會產(chǎn)生選擇氧化的緣故。
Mo添加鋼和P添加鋼及低碳鋼的合金化調(diào)查結(jié)果表明，當(dāng)P添加鋼的合金化溫度為490℃時(shí)，合金化明顯遲滯。為使P添加鋼能獲得與合金化溫度為490℃的低碳鋼相同的合金化速度，有必要在550℃的高溫下進(jìn)行合金化。這種高溫合金化會導(dǎo)致抗粉化剝落性變差。另一方面，在Mo添加鋼中看不到合金化遲滯的現(xiàn)象，其合金化速度與低碳鋼基本相同。也就是說，既能提高生產(chǎn)率，又能具有良好的抗粉化剝落性。
3 合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板的特性
與以往的HSLA鋼相比，含Mo量為0.15%的開發(fā)鋼的屈服強(qiáng)度低、延伸特性好、碰撞吸收特性也好。
合金化熱鍍鋅鋼板在擠壓加工時(shí)有時(shí)會產(chǎn)生被稱作“粉化”的剝落問題。開發(fā)鋼的粉化性和以往含P鋼的比較表明，開發(fā)鋼不會妨礙合金化，具有良好的抗粉化剝落性。以往的含P鋼由于合金化遲滯，為獲得與開發(fā)鋼相同的生產(chǎn)率，必須實(shí)施高溫合金化。
以往的HSLA型590MPa級合金化熱鍍鋅鋼板必須減少會妨礙熱鍍性的Si、Mn和Cr等元素的添加，因此為利用C的固溶強(qiáng)化作用，使用了C含量高的中碳鋼。因此，可以說焊接部的接頭特性并不一定十分好。此次，利用Ti和Nb炭化物最佳析出強(qiáng)化方法，開發(fā)出了以C含量低的低碳鋼為基礎(chǔ)的新型HSLA590MPa級合金化熱鍍鋅鋼板。開發(fā)鋼的焊接特性和以前C含量高的鋼的比較表明，以前C含量高的鋼的延伸率低。采用C含量低的開發(fā)鋼能獲得非常高的延伸率，并具有良好的焊接接頭特性。由于不含P，容易合金化，因此抗粉化剝落性也好。
在汽車車身用面板中已使用340MPa級合金化熱鍍鋅鋼板。為使車身輕量化，還進(jìn)行了440MPa級的試用，但仍存在屈服強(qiáng)度高和擠壓成形性方面的問題。新開發(fā)的雙相型440MPa級合金化熱鍍鋅鋼板的力學(xué)特性和以前的半超低碳鋼。
開發(fā)鋼具有屈服強(qiáng)度低、延伸特性好和高的烘烤硬化性（BH性）。應(yīng)用于車身時(shí)由于屈服強(qiáng)度低，因此有望提高成形性。另外，由于涂漆時(shí)的烘烤會使屈服強(qiáng)度上升，有望提高抗壓痕性和提高碰撞時(shí)的沖擊吸收特性。
以往的析出強(qiáng)化型440MPa級合金化熱鍍鋅鋼板的r值（塑性應(yīng)變比）和延伸特性并不一定很好，用于生產(chǎn)難成形性的部件時(shí)很困難。在對深沖性要求高的情況下，必須同時(shí)具有高r值和高延伸特性。在這種情況下，有必要使用超低碳IF鋼和添加P，但添加P會使合金化遲滯，進(jìn)而產(chǎn)生抗粉化剝落性下降的問題。新開發(fā)的高r值型440MPa級合金化熱鍍鋅鋼板以超低碳IF鋼為基礎(chǔ)，能確保延伸特性，添加適當(dāng)?shù)腜能獲得高的r值和提高抗粉化剝落性。由于開發(fā)鋼具有高的延伸特性和r值，因此有望用于生產(chǎn)難成形的部件。
4 結(jié)束語
為使汽車車身輕量化和提高車身的防銹性能，JFE公司開發(fā)了各種強(qiáng)度等級的合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板。
（1）開發(fā)了抗拉強(qiáng)度等級最高達(dá)到980MPa級高強(qiáng)度鍍鋅鋼板系列；
（2）Mo在退火時(shí)不會發(fā)生表面富集，不會妨礙熱鍍性，因此它是合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板中的有用元素；
（3）通過添加Mo，開發(fā)了雙相型合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板。以TS590MPa級為例，延伸特性可提高30%，并具有良好的焊接特性；
（4）通過低C當(dāng)量設(shè)計(jì)，開發(fā)了焊接特性良好的新HSLA型合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板；
（5）通過添加Mo和添加最少量的P，開發(fā)了不會妨礙生產(chǎn)率、抗粉化剝落性好的合金化熱鍍鋅高強(qiáng)度鋼板。