第1章 绪论
1.1 引言
汽车工业是我国国民经济的支柱产业，随着世界经济与社会的发展，节能、舒适、降低排放和提高安全性已经成为现代汽车结构、性能和技术的重要发展方向。鉴于此，美国提出了新一代汽车（New Generation of Vehicle）的概念，工业发达国家也都在研制百公里油耗3L的新一代汽车，而实现这一目标的重要手段就是在不损失结构强度的情况下实现汽车的轻量化。据统计，汽车重量每减轻10%，油耗可降低8%～10%[1]。汽车的轻量化不仅可以减小汽车的滚动阻力、加速阻力和爬坡阻力，还可降低燃油消耗，从而有利于改善汽车的转向、加速、制动和排放等多方面的性能。同时，还可以降低噪声和振动。总之，汽车的轻量化对于节约能源、减少废气排放、实现汽车工业的可持续发展战略具有十分重要的意义。
轻质材料的广泛使用是汽车轻量化的重要途径之一，如铝合金、高强度钢等[2，3]。根据“超轻钢制车身”联盟的研究，超高强度钢板（AHSS）在车身中的应用量达到80%，可以在不增加成本的情况下，汽车车身重量比普通钢结构车身减少20%[4，5]。超高强度钢板主要包括双相钢（DP）、相变诱发塑性钢（TRIP）、马氏体钢（MART）和超高强度硼钢板（Boron Steel）等。这类钢是通过相变组织强化来达到高强度的，其强度极限可达500～2000MPa，尤其是超高强度硼钢板，其经过组织相变后强度可超过1000MPa，故具有极大的减重潜力、抗碰撞性、好的成形性和低的平面各向异性等优点，是现代车身制造用钢板发展的主要方向。目前超高强度钢板可应用于汽车车身上的部位如图1-1和图1-2所示，其作用见表1-1[6]。
由于超高强度钢板冷成形能力很差，较难冲压成形状复杂的零件。但是，在高温条件下，也就是将金属加热到再结晶温度以上，其塑性和延展性会增加，屈服强度迅速降低，此时再进行冲压成形，就可以得到形状复杂的超高强度零件。近年来，超高强度热冲压成形工艺成为获得板料优良成形性能和超高强度零件的新型成形工艺。
图1-1 超高强度钢板在车身上的应用
1—车门侧板 2—保险杠 3—车身纵梁、横梁 4—A柱、B柱 5—车门加强板
图1-2 可应用热冲压技术的部件
表1-1 超高强度钢板的要求
注：t为板厚；ED为动负荷设计弹性模量。
根据热冲压的特点，超高强度硼钢板零件在生产、应用方面具有以下优势：
1）变形抗力低，压力机设备吨位小。钢板在高温下成形，材料变形抗力相对较小，塑性好。与冷成形相比，热冲压成形可以明显地降低变形抗力，减少压力机吨位。
2）超高强度硼钢板的高强度特性可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的力学性能要求，从而减轻了汽车重量；在撞击过程中，可以控制能量的吸收，从而增强耐撞性能。
3）实现控形与控性。与传统的冷冲压工艺不同，热冲压工艺中的零件成形和保压淬火均在模具中进行，给控形与控性提供了空间。