2014中国汽车轻量化技术国际研讨会论文专辑ProceedingsofInternationalSeminaronAutomotiveLightweightTechnology2014China汽车用非调质钢的应用现状与发展摘要：分析国内外非调质钢的发展应用情况及强韧化手段。论述非调质钢研究方面的最新进展，包括氧化物冶金技术、控轧控冷技术、硫化物影响等方面。针对非调质钢在我国生产应用中的问题进行研究，并对非调质钢的发展提出建议。关键词：汽车轻量化非调质钢现状与发展：TG142.21文献标识码：中国汽车工程研究院股份有限公司王小宁方刚李阳金庆生重庆市汽车轻量化工程技术研究中心程中淬火引起的变形开裂，从而简化矫直工序。因此非调质钢在汽车工业的应用可以显著降低汽车零件制造过程中的能源消耗[7]。目前国外非调质钢的品种和用量都远高于中国汽车工业，因此开发高强韧性、高切削加工性、低成本的非调质钢，扩大非调质钢在我国汽车工业中的应用，以满足我国汽车工业节能减排和轻量化需求。1前言近年来，随着汽车产量和汽车保有量的不断增加，汽车工业钢铁材料消耗量也在不断增加。据统计，2009～2012年汽车工业钢材消耗量分别4500万t、6000万t、6500万t和6800万t。传统汽车零件以中碳钢棒材为坯料，热锻成型后进行调质处理来提高强度和韧性，缺点是能耗高、工序多、周期长、污染重、成本高、效率低，且普遍存在淬透性不足，调质后零件芯部得不到强韧性匹配较好的组织。随着冶金技术的进步，为了解决以上问题，在20世纪70年代末开发了一类新钢种即微合金非调质钢[1]。汽车工业用钢在追求更高的零部件强韧性匹配度的同时更注重减轻重量，降低成本[2]。非调质钢通过微合金化、氧化物冶金技术及控轧控冷技术等便可实现高的强韧性匹配度，是满足上述需求的有效途径[3-6]。非调质钢的应用不仅可以省略调质过程、节省30%～40%零件制造能耗、还可以降低20%成本。另外，应用非调质钢可减少调质过2国内外非调质钢的历史及应用现状2.1国外非调质钢的历史及应用现状20世纪70年代初，石油危机促使世界各国始研制非调质钢，用以代替碳素结构钢和低合金结构钢。20世纪80年代初，德国蒂森公司率先开发了一类新型钢种，即非调质钢，并以49MnVS3为代表的非调质钢号提供给汽车工业，至今该钢号已经取代了50Mn、40Cr等一系列调质钢，用于制造汽车的锻造曲轴[8]。随后，世界各国都竞相研究和应用非调质钢，先后开发了第二、三代及复合微合金化非调质钢，从而扩大了非调质钢的应用领域，国外非调制钢生产企业及钢种52汽车工艺与材料ATM2014年第9期2014中国汽车轻量化技术国际研讨会论文专辑ProceedingsofInternationalSeminaronAutomotiveLightweightTechnology2014China主要成分/%强度级别/MPa生产公司及国家钢种用途CSiMnSV蒂森特钢德国热锻0.450.21.51.50.120.121000800METASAFE1000～800阿斯克金属法国热锻沃尔沃瑞典V-29060.450.300.700.10.05热锻850住友日本S40CV0.380.200.650.1热锻830国外关于含有Nb、V、Ti或Al的微合金钢晶粒尺寸与性能之间关系的研究结果表明[9,10]，晶粒细化是唯一能使钢强化且韧化的有效手段，析出强化也是微合金钢的一种主要强化机制。微合金化元素如V、Ti、Nb是碳化物、氮化物形成元素，由于这些元素的碳化物或氮化物以细小质点形式存在，可作为钢冷却过程中的外来形核核心，因而能有效地改善钢的性能。德国、瑞典和日本对非调质钢研究与应用较好。国外强度级别900MPa以上非调质钢及其应用见表2。德国大众使用27MnSiVS6非调质钢制造的轿车连杆年产250万件；瑞典Volvo公司每年约耗用25000t钢材用于制造汽车零件；美国福特、意大利菲亚特及俄罗斯伏尔加汽车厂都采用非调质钢来制造其曲轴、连杆等零件。近几年，日本在非调质钢方面的推广应用及新钢种、新技术的开发方面已占据世界领先地位。2004年日本汽车用特殊钢为319万t，其中非调质钢为204万t，占64%[11]。美国已成功研究具有自己特点的第二类非调质钢，并由美国查帕尔钢公司的Wright[12]，提出了第三代非调质钢的概念，并将非调质钢的组织扩展至低碳马氏体。俄罗斯研究的30ХГФБ、30ХГБТ和30ХГФТ钢，其强韧性比一般非调质钢高得多，甚至达到40ХГН调质...