2.1 高强度钢
高强度钢在抗碰撞性能、加工工艺以及使用成本等方面具备的优势较为突出，能够在有效减小汽车质量的同时保证汽车安全性。另外，高强度钢板可以很大程度提高汽车零件自身具备的抗变形性能，使得汽车弹性应变区进一步扩大。因此，高强度钢的应用已经成为汽车车身发展的重要趋势。
高强度钢的分类方法有多种，可按强度、冶金原理、强塑积等依据进行划分。
将高强度钢的强度作为依据对其进行划分，主要可分为高强度钢与超高强度钢。其中，对于高强度钢，其屈服强度处于210～550MPa之间，抗拉强度处于270～700MPa之间；对于超高强度钢，其屈服强度超过550MPa，抗拉强度超过700MPa。
将冶金学特征作为依据对高强度钢进行划分，主要可分为先进高强度钢以及普通高强度钢。
欧洲车身会议将汽车用钢板的钢种分为传统低碳钢、高强度钢、先进高强度钢、超高强度钢和热成形钢，对应钢种见表2-1。
表2-1 欧洲车身会议高强度钢分类
随着高强度钢材料的发展，强塑积成为一个表征高强度钢强塑性综合性能的分类指标，按强塑积将高强度钢分为第1代、第2代和第3代高强度钢，如图2-1所示。
图2-1 高强度钢的强塑积
IF—无间隙原子钢 HSIF—高强度IF钢 BH—烘烤硬化钢+P-加磷高强度钢 HSLA—高强度低合金钢 DP—双相钢 CP—复相钢 TRIP—相变诱发塑性钢 MS—马氏体钢 L-IP—轻量化诱发塑性钢 TWIP—孪晶诱发塑性钢 Ultra-fine grain B—超细晶体贝氏体钢 Q&P—淬火-配分钢
1）第1代高强度钢的合金元素的质量分数一般在3%以内，材料抗拉强度覆盖了300～2000MPa，强塑积一般在5GPa%～20GPa%。
2）第2代高强度钢的强塑积远高于第1代高强度钢，可达50GPa%以上，表明第2代高强度钢具有高强度和优良塑性等综合性能。代表钢种为TWIP钢，典型成分为Fe-25%Mn-3%Al-3%Si-0.03%C。相比第1代高强度钢，第2代高强度钢合金元素的含量高，导致成本高且冶炼、轧制等工艺控制难度大，不利于工业化大生产，所以未广泛应用。
3）第3代高强度钢的强塑性能位于1代和2代之间，强塑积在20GPa%～40GPa%。第3代高强度钢开发目标为高性价比、较低的成本和优良的强塑积。典型代表有Q&P钢（强塑积可达30GPa%）、超细晶体贝氏体钢以及我国钢铁研究总院开发的中锰钢。
2.1.1 汽车车身用高强度钢
提高车身高强度钢的用量能够很好地应对汽车轻量化和高安全性的需求，冷成形先进高强度钢和热成形钢（按欧洲车身会议的钢种分类方法）的发展和应用巩固了钢在车身选材中的地位。国内外开展了多个汽车车身轻量化的研究项目，如国际钢铁协会的超轻钢车身项目（ULSAB）、超轻钢车身-先进的汽车概念计划（ULSAB-AVC）、未来钢制汽车项目（FSV）、蒂森克虏伯公司的新型轻量化汽车项目（InCar plus）、宝钢的超轻车身项目（BCB）等，高强度钢材料、结构优化设计和先进制造技术等的综合应用满足了汽车轻量化及安全性的需求。目前，汽车车身用高强度钢如下：
（1）冷成形先进高强度钢
现阶段，主要应用的先进高强度钢有DP钢、TRIP钢、MS钢、Q&P钢、DH钢，用量最大的是DP钢，广泛应用于车身碰撞吸能件及门槛、防撞梁等安全件。DP钢板的主要组织是铁素体和马氏体，其中马氏体的含量在5%～20%，强度为500～1200MPa，具有低屈强比、高的加工硬化指数、高烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点，其基本成分为C和Mn，有时为了提高淬透性还添加一定量的Cr和Mo。DP钢一般用于高强度、高抗碰撞吸收能且具有一定成形要求的汽车零件，如车轮、保险杠、悬架系统及其加强件等。
一般来说，材料强度的提高将导致成形性能降低，应用难度提升。对于复杂形状的零件，材料强度越高，常规的冷成形工艺解决回弹、起皱、开裂等问题的难度越大，限制了冷成形高强度钢的应用。目前，1180MPa级冷成形钢已有较多应用。第3代高强度钢中的Q&P钢具有高强度、高成形性能的特性，一定程度上提升了冷成形高强度钢的应用潜力，目前已实现工业化应用的最高强度为1180MPa级。近几年，在传统DP钢的基础上开发的DH钢逐渐得到应用，相较于传统DP钢的铁素体和马氏体组织，DH钢含有5%（质量分数）左右的残留奥氏体，具有更优异的成形性能。
（2）热成形钢
热成形技术的应用为钢的强度与成形性能之间的相互限制与制约提供了很好的解决方案。主流应用的直接热成形技术是将加热至奥氏体化的材料在模具中进行成形并淬火形成马氏体组织，强度可达2000MPa。热成形具有成形过程中回弹小、尺寸精度高、可成形复杂形状、成形后零件强度高等特点，目前已成熟应用。热成形钢在车身上应用广泛，如A/B柱、车门防撞梁等碰撞安全件，并且热成形钢在车身上的占比逐渐提高。近年来国内的热成形迅猛发展，随着热成形技术的成熟和用量的逐渐增大，未来热成形零件在车身上的占比会进一步提高。
2.1.2 高强度钢发展趋势
随着汽车轻量化和安全性需求的提高，高强度钢向着高强度、高塑性/韧性发展，同时随着汽车行业的竞争加剧，高强度钢需要更具竞争力的性价比。
（1）高强度
高强度钢轻量化应用的必然发展方向之一为材料的高强度。在冷成形先进高强度钢方面，SSAB公司开发的马氏体钢Docol 1400M具有优异的成形性能，能够用于冲压成形车门防撞梁，Docol 1700M用于辊压成形的车顶纵梁。日本车企对于冷冲压成形材料的应用技术较为先进，目前正在开发1500MPa级冷冲压高强度钢。在我国，宝钢也在进行1500MPa级高延伸率Q&P钢的开发。
在热成形钢方面，1800MPa和2000MPa热成形钢已在少数车型上开始应用，如应用1800MPa级热成形钢代替1500MPa级制造车门防撞梁，零件厚度可由1.6mm降至1.4mm，实现降重12.5%。
（2）高强塑积
为了解决冷成形高强度钢随强度提高塑性下降而导致应用困难的难题，利用亚稳奥氏体在成形过程中的TRIP效应来增强增塑成为先进高强度钢的重要发展方向之一，如TRIP钢、Q&P钢中都含有一定量的奥氏体组织。近年来，首钢在传统DP钢基础上开发出了含有约5%残留奥氏体的DH钢，相对于传统DP钢，成形性能明显提升，现已稳定供货的强度级别有590MPa、780MPa、980MPa。DH钢的开发为车身用材提供了一个新的选择。
（3）低成本
随着汽车行业竞争的加剧，材料的高性价比成为汽车企业重点关注的指标，这就促使汽车用钢向着低成本方向发展。对于高强度钢的发展，微合金化已成为开发的方向，通过降低合金含量来降低原材料的成本；同时，先进的生产工艺如薄板坯连铸连轧技术（CSP）和无头轧制技术（ESP）的应用，有助于降低生产环节的成本。
（4）新成形工艺技术
为适应新的高强度钢材料的应用，不断开发先进的成形工艺，如可用变截面梁类零件的辊冲技术、热辊弯技术、结合强度分区设计和轻量化的热成形一体式门环技术、柔性轧制（TRB）技术等。