随着我国工业的快速发展，双相不锈钢的使用快速增长，目前国内双相不锈钢特别是石油石化、海洋工程等领域低温环境使用的高品质双相不锈钢，国内仍处于研发阶段，大量依赖进口。 2019年，浙江久立、新兴铸管等单位相继提出低温冲击要求高品质双相钢需求，中航上大高温合金材料股份有限公司双相不锈钢生产经验丰富，技术装备水平及质量保证能力满足超级双相钢研发和试制要求。项目由此启动，在原有双相钢生产经验基础上，开展超纯净、高低温冲击韧性的高品质双相钢研究工作。

我国22.5×9.0型钢制商用车车轮最轻37kg，用钢强度最高590MPa，车轮进一步轻量化缺乏钢材设计、制备和应用的成套技术，具体体现在： 图1 商用车车轮结构与焊接位置 1、材料设计：传统HSLA钢和双相钢不满足车轮的制造或疲劳性能要求。① 采用650 MPa及以上级别HSLA钢制作车轮，存在车轮制造回弹大、成形开裂率高、焊接软化等问题；② 传统的650 MPa及以上铁贝或铁马双相钢强塑性好，但焊接易软化，焊后成形开裂率高达20%以上，疲劳寿命不足国标60%。 2、材料制备：在高强车轮钢制备上，卷取温度控制、表面质量和生产效率等方面存在以下问题：①650 MPa及以上车轮轮辋用钢因卷取温度命中率偏低，力学性能波动较大，影响车轮制造使用和疲劳寿命的稳定性；②650 MPa及以上高强轮辐用钢精轧轧制速度慢、氧化铁皮厚，易导致轮辐表面压痕和麻坑缺陷；③在热连轧产线整体高效化的背景下，厚规格车轮钢生产效率不足产线平均效率的70%，严重制约热连轧产线效率提升。 3、材料应用：高强车轮钢制造及服役过程中存在以下问题：①随着轮辋厚度减薄，焊接工艺窗口变窄，焊接参数不匹配使轮辋焊缝区域制造开裂率高且不稳定；②轮辋与轮辐组合焊处应力集中，热影响区软化严重，造成约40%的疲劳开裂发生在此位置；③台架疲劳寿命与路试疲劳寿命差异较大，前者无法完全复现车轮在实际路况下承受的复杂载荷，车轮设计阶段安全评估能力不足，造成新产品研发周期长达1年以上。 为此，开发650-800 MPa级车轮钢高效化制备及应用关键技术，对解决商用车车轮轻量化的材料设计、制备和应用瓶颈问题，促进我国钢轮制造行业进步和节能减排具有重要意义。

本项目属于金属材料加工制造领域。汽车车轮作为行走部件，其轻量化节能效果是车体5倍以上。立项之初，我国商用车车轮最轻37kg，钢材强度最高600MPa，车轮进一步轻量化面临系列难题，如传统650MPa及以上双相钢强塑性好，但焊后成形开裂率达20%以上、疲劳寿命不足国标60%；双相钢轧速慢、中温卷取温度稳定性差；车轮结构设计不匹配及服役评估周期长。为此，开发650-800MPa级车轮钢高效化制备及应用关键技术，对解决商用车车轮轻量化材料设计、制备和应用瓶颈问题，促进我国钢轮行业进步和节能减排具有重要意义。 本项目历经近十年研发，取得以下创新： （1）提出了基于“材料设计、材料制备、材料应用”车轮轻量化思路，形成了高品质钢材开发、高效制备及高服役应用成套技术，开发了650-800MPa级系列车轮钢及28-34kg九款车轮产品，实现单轮减重8-16%且疲劳寿命突破100万次，并在国内首次通过欧标双轴疲劳实验。 （2）提出了基于“疲劳、成型、焊接、表面”良好匹配的高品质车轮钢组织性能设计，改变了传统双相车轮钢组织控制思路，明确了轮辋钢“细晶铁素体+针状铁素体+（0.85-0.90）屈强比”、轮辐钢“针状铁素体+马氏体组织+（0.70-0.80)屈强比”调控目标，实现了在34kg及以下商用车车轮上的批量稳定应用。 （3）开发了以中间坯快冷、精轧高速轧制和轧后前后段超快冷等协同控制的车轮钢高质高效轧制技术，解决了车轮钢组织调控、性能及表面稳定控制难题，实现了轧制效率提升30%以上。 （4）开发了轮辋对焊过热区塑性控制，双丝双弧角接头高熔深焊接、基于道路动态载荷的复杂服役工况疲劳分析等技术，实现过热区与母材硬度差降低至35HV以下，轮辋轮辐合成焊接头疲劳寿命提高1.5倍以上。 该项目获授权专利18项，其中发明专利12项，制定行业标准2项，获得2020年中国钢铁工业产品开发市场开拓奖。近三年产量27.7万吨，市场占有率≥60%，新增产值11.4亿元，净利润1.2亿元。高品质车轮钢应用于正兴、日上等龙头企业，出口德日美等多个国家，并在一汽、Daimler等企业广泛应用。该成果极大推动了车轮及商用车轻量化进程，具有广阔应用前景。

目前，我国的节能减排压力越来越大，而消费者对汽车安全性的要求却越来越高，提高汽车用钢强度成为提高汽车碰撞性能并实现节能减排的有效途径。减轻汽车自重引发了对高强钢开发的热潮，如今先进高强度钢板已形成不同强度级别的品种系列，主要包括双相钢（DP）、复相钢（CP）、相变诱导塑性钢（TRIP）和热冲压成形钢。双相钢由铁素体和马氏体组成，马氏体为强化相，具有低屈强比，高的初始加工硬化速率，铁素体为软化相，具有良好的塑性，细小的铁素体组织与弥散分布的马氏体组织具有良好的强度和延性的匹配，目前双相钢已经成为汽车用高强钢的重要组成部分。由于汽车车身耐锈蚀穿孔的要求越来越严格，同时汽车行业对汽车轻量化愈加重视，使得越来越多的汽车用高强钢板采用热镀锌高强钢板，以增强车体耐腐蚀性能，热镀锌双相钢在汽车上的应用具有极好的前景，良好的力学性能、安全性能和服役周期长等性能，使之成为新一代汽车用钢的主要材料。 本钢具有丰富的汽车板生产经验，已成功生产热镀锌 DP450、热镀锌 DP500、热镀锌 DP590、热镀锌 DP690、热镀锌 DP780 等不同强度级别的系列化高强度热镀锌产品，本钢的汽车用钢得到国内外共二十余家汽车生产厂的广泛应用和好评。 800MPa 级以下热镀锌双相钢产品由技术研究院自主开发，基于本钢三冷轧的设备特点，综合运用经典的材料学和热处理等知识，通过 Nb 微合金元素析出规律的有效控制，开发出低成本的 800MPa 级以下热镀锌双相钢产品，具有较高的市场竞争力。以此为蓝本，本钢技术研究院结合百年本钢的技术积累以及装备特点，对全工序进行全新优化，充分利用独有的有氧化装备优势，有效解决了热镀锌表面质量问题，并针对 1.8mm~2.5mm 厚度规格的热镀锌产品，制定了特有的预氧化工艺，解决了厚度规格产品表面控制困难的共性问题，实现了工业化批量稳定的生产，得到了市场的认可以及用户的好评。 本钢自 2016 年开始批量生产高强热镀锌双相钢系列化产品，2020 年累计销量 3.9 万吨，新增产值 2.5 亿元。项目研发和生产期间，共申报专利 6 项，授权专利 2 项，公开 4 项，申请国际专利公开 4 个国家。发表相关学术论文 10 篇，形成生产控制技术秘密 12 项，制定企业技术标准 2 项。

针对汽车用高强钢特殊服役性能的要求，成功开发了抗边部裂纹敏感性高强钢、高延伸率双相钢、低碳微合金复相钢等系列化产品，同时建立了边部裂纹敏感性评价体系、基于不同组织类型的高强钢回弹预测及控制方法，并与汽车用户开展了基于碰撞安全的设计选材，最终实现了整车性能提高。

本项目属冶金科学领域。 本项目利用相变强化机制开发了540MPa~780MP级热轧双相钢/高扩孔钢；运用多种强韧化机制，开发了屈服300 MPa ~700 MPa细晶粒钢、抗拉420 MPa ~610 MPa大梁钢；运用微合金化及相应的TMCP工艺，开发了520MPa~750MPa级搅拌罐用钢；采用微合金化和TMCP及热处理工艺，开发了屈服强度大于960MPa级高强钢。 高强钢的应用是实现汽车“轻量化”的重要途径，围绕轻量化材料设计及流程减量化的“绿色制造”，本项目成果的主要创新性、先进性如下：（1）系列热轧双相钢/高孔钢及轻量化车轮制备：开发了540MPa~780MP级热轧双相钢/高扩孔钢，在国内率先实现了全双相钢/高扩孔钢车轮的制备，在部件减重15%的基础上，实现了疲劳性能翻番。 （2）车身结构用系列热轧高强钢及轻量化车身设计：开发了屈服300 MPa ~700 MPa细晶粒钢、420 MPa ~610 MPa大梁钢。采用上述产品可实现性能不降低车体减重5%。 （3）工程车辆构件用系列高强钢及轻量化应用：开发了520MPa~750MPa级搅拌罐用钢，产品的应用可降低自重系数30%。开发了屈服大于960MPa级高强钢，具有-40℃冲击功大于100J的优异韧性。 通过本项目的实施，开发了多系列热轧高强钢，共获5项省新产品、1项省名牌产品、2项省科技成果。近三年来累计生产12.7万余吨，新增销售收入约37.4亿元，新增加利润3.0余亿元，新增利税4.4亿余元，经济效益显著。 项目的实施，符合国家及安徽省相关产业规划，有很好的示范效应和社会效益。 项目取得的技术成果在马钢得到应用；所开发的产品在众多主机厂的车体结构件、搅拌罐罐体及液压支架等得到应用。随着中国汽车工业的发展，前述高强钢的应用范围必将更加广泛。