易成形為各種形狀構(gòu)件的軟(質(zhì))鋼板的開發(fā)是汽車用薄板技術(shù)進步的開端。然而，當(dāng)被用作汽車外板時，“柔軟”鋼板容易凹陷。為此，開發(fā)了提高硬度的鋼材在成形性優(yōu)良的高強度鋼板的開發(fā)中，利用加入合金元素和熱處理即能使鋼材的高強度化較容易進行，但卻會面臨同時具備較高成形性這一困難。

　　2 開發(fā)硬軟組織混合且具有相反特性的DP鋼

　　鋼鐵材料高強度化的歷史早就不限于薄板，厚板、鋼管、棒線材等都進行了高強度化。當(dāng)初利用向鐵的基體中添加Mn和Si等金屬元素使材質(zhì)變硬的固溶強化，然而此法因加入較多合金而增加了成本，且此高強度化也以440MPa為極限。若須進一步提高到590MPa，則需利用軋制時對溫度變化的精細控制，改變析出物組織的析出強化與淬火組織強化(也稱位錯強化)等熱處理技術(shù)才能實現(xiàn)。在部分鋼材的開發(fā)中，為了提高韌性，還引入了晶粒細化技術(shù)。當(dāng)初汽車用鋼板的開發(fā)也應(yīng)用了基本的冶金學(xué)原理，雖已實現(xiàn)了≤590MPa級的高強度化，但高強度化使鋼材材質(zhì)變硬而延性變差。其他用途的鋼板，主要成形工藝是彎曲、剪切、焊接;而在重視結(jié)構(gòu)性的汽車用鋼板上則要求能進行延伸、深沖等復(fù)雜變形，故柔軟的延性就成了必須的重要特性。因此，在提高鋼材硬度(高強度化)的同時，為了確保必要延性的柔軟度，必然要求進行技術(shù)創(chuàng)新。這樣就產(chǎn)生了將軟物質(zhì)與硬物質(zhì)混在一起的設(shè)想，針對軟質(zhì)和硬質(zhì)部分，提倡在鋼板內(nèi)形成分散的硬與軟晶體的復(fù)合組織。在將硬質(zhì)和軟質(zhì)混在一起的晶體組織的分散方法中，有多種能適應(yīng)所要求鋼材特性的選擇。作為最初的復(fù)合組織材料為開發(fā)的DP即雙相鋼，即鐵的柔軟組織鐵素體(簡稱F)和硬質(zhì)組織馬氏體(簡稱M)兩者在板內(nèi)平衡分布的鋼材。鐵在高溫和低溫時的組織不同，在從高溫冷卻到低溫過程中的組織狀態(tài)(即實際的晶體構(gòu)造)會發(fā)生變化，如F在650 ～850℃的較高溫度下生成，而M則在300℃以下的低溫產(chǎn)生。DP鋼在熱處理的高溫下首先生成F，若完全生成F鋼質(zhì)就會過軟;在后序的急冷條件下，F(xiàn)以外的部分就相變?yōu)镸組織。在熱處理中利用冶金學(xué)原理可進行精細的溫度控制，從而生產(chǎn)出復(fù)合組織鋼板。自20世紀70年代后開始到80年代,就作為汽車用鋼板進行實用化并快快普及。其后，利用復(fù)合組織化加速了新的汽車用高強度鋼板的開發(fā)。

　　3 控制晶體變化生產(chǎn)復(fù)合組織鋼板

　　硬軟共存的復(fù)合組織不但是F和M的組合，而且鐵中還含有微量的Ti 和Si等元素，不過基本上是由Fe原子和C原子構(gòu)成，并且這兩種原子的行為決定了鋼的顯微組織狀態(tài)。F是基本上不含C的Fe的晶體組織，但對于Fe和C化物，C的存在形態(tài)不同，各組織的狀態(tài)就會變化。例如，若從高溫緩慢冷卻，F(xiàn)e和C化物就會整齊排列成珠光體(簡稱P);若溫度變化較快，就變成了排列較亂、C化物細小分散的貝氏體(簡稱B);若進而急冷，C就沒有時間從Fe的晶體中脫離，而是在熔融狀態(tài)下進入晶體內(nèi)，這就是M。在溫度變化過程中生成的Fe的組織里，F(xiàn)最柔軟，其次是P和B，M最硬。由于可有效利用這些特性的相對差異而構(gòu)成復(fù)合組織，如F(軟質(zhì))和B(硬質(zhì))組合也是可能的。在DP鋼的成形性較強度更受關(guān)注的場合，應(yīng)增加復(fù)合組織中的F量;而要求難變形材質(zhì)的強度時，則應(yīng)增加B和M多樣的顯微組織，進行超越原雙相組合的復(fù)合組織化。在F中加入Mn和Si、或加Nb而析出強化，材質(zhì)就會變硬。因添加元素的方法不同，各種組織的強度也會變化。例如由于特定的添加物阻礙從F中析出的C變成鐵碳化合物，一般增加了高溫存在的奧氏體(簡稱A)濃度，使之在冷卻后也能殘留下來。新日鐵從上述各溫度區(qū)域產(chǎn)生的各組織硬度、添加物的種類和數(shù)量及組織自身的尺寸等很多組合中，獲得了能滿足特性要求的最佳值，從而不斷向市場提供高附加值的高強度鋼板。

　　4 提高高速變形沖擊強度的TRIP鋼

　　汽車用鋼板即使在以與沖壓成形等一般變形(靜態(tài)變形)約100萬倍的速度變形(動態(tài)變形)沖撞時，其強度必須高才能確保汽車的沖撞安全性。因此，理想的汽車用鋼板應(yīng)在沖壓時“柔軟”，而在沖撞(動態(tài)變形)時的瞬間迅速地變硬(提高強度)。 高速變形的鋼本身就具有強度增高的特性，這是由于鋼中的各種各樣的障礙物阻止位錯移動造成，即使在緩慢變形中不阻礙變形的小障礙物，在高速變形中就會成為障礙物。因此，在利用了緩慢變形時位錯移動障礙物少的柔軟F的復(fù)合組織鋼上，當(dāng)進行高速變形時就能有效提高鋼的強度?！⌒氯砧F進行的高強度鋼板開發(fā)，既確保了其良好成形性，又在高速變形時進一步提高了鋼的強度。需要關(guān)注的是“在常溫組合F和A、變形時A變?yōu)橛操|(zhì)M、不斷裂而易延伸”這一原理。然而，要產(chǎn)生這樣的相變，需加入較多的Mn和Ni合金，故難以實用化和大量生產(chǎn)。鋼中的C雖在高溫下溶于鐵中，但若冷卻就生成了A中的滲碳體(Fe3C)，基本上沒有溶于鐵中的C。為了在溶C的情況下將之殘留而穩(wěn)定A，利用微量加入Si和Al抑制Fe3C的生成，冷卻后保持A中的固溶C。在此TRIP鋼的開發(fā)中，精確控制影響成形性和焊接性的C量、Si和Al量的同時，還導(dǎo)出了最佳的鋼組成成分和熱處理條件。在TRIP鋼中，常溫下殘留的A在沖壓成形時提供了高延性;沖撞(動態(tài)變形)時，在相變?yōu)橛操|(zhì)M的情況下，保持了DP鋼以上的高強度。為了防止軟鋼板的材質(zhì)劣化，還確立了以捕獲固溶C為目標，在300～400℃溫度范圍進行的過時效熱處理技術(shù)。