IF钢

      早在60年代前， 有人研究发现在低碳钢中加入一定的Ti，会与钢中的C、N间隙原子结合成沉淀粒子使低碳钢获得固溶强化， 该低碳钢会获得优异的深冲性能。但当时的炼钢工艺碳含量只能控制在0.05wt%，而N含量也没有什么手段进行控制， 此时需要固溶钢中的C、N间隙原子需要添加大量的Ti，成本太高，没有工业生产条件。20世纪60年代到70年代间, 冶炼技术得到了很大发展, 特别是真空脱气技术在冶金生产中的推广应用使得钢中C含量可以很容易的降低到0.01wt%以下,与此同时N也可以得到有效控制。此时添加Ti生产Ti-IF钢的成本大为降低，而Nb在改善深冲性能方面的作用也被发现和应用，IF钢作为对汽车用钢板冲压性能的第三次改进正式面世。IF钢广泛应用于汽车制造业，尤其是汽车外板、内板，需要很好的深冲性能， 以使其容易成型。^[2]

      深冲钢按冲压级别可分为：商用级 (CQ) 、普通冲压级 (DQ) 、深冲压级 (DDQ) 、特深冲压级 (EDDQ) 和超深冲压级 (SUPER- EDDQ)， 它们分别同深冲钢发展的几个阶段相对应。深冲钢的第一代产品的开发和应用，是20世纪50、60年代的普通沸腾钢， 只能用于普通深冲件；低碳铝镇静钢为第二代产品，产生于20世纪60、80年代, 具有较好的深冲性能；20世纪80年代以后出现了以IF钢为代表的第三代超低碳超深冲钢。近年来在对IF钢的研究中发现， 略微增加Mn、P、Si等元素的含量可以提高IF钢的机械性能， 同时保持IF钢的良好的成型性能。Ti、Nb和B也具有提高IF钢强度的作用， 而钢板强度的提高对降低汽车自重、降低材料消耗有重要作用， 因此，开发和应用高强度IF钢成为深冲钢发展的新热点。^[3]

      高强度IF 钢属固溶强化钢，主要通过在无间隙原子钢（IF钢）中添加 P、Mn、 Si等固溶强化元素来提高强度,同时由于 C、N 原 子被完全固定，没有间隙原子存在,有利织构在退火过程中优先发展，因此其又具有良好的深冲性能。由于高强度无间隙原子钢兼具高强度和深冲性能,可以加工成复杂形状的零件并提高汽车的抗凹陷性、减轻汽车重量,符合汽车安全、减重、节能环保的要求。^[4]

      高强度IF钢的发展是顺应汽车工业车辆减重及高耐蚀性能要求的。高强度钢板的主要强化机制有：①固溶强化； ②析出强化；③ 组织强化(相变强化)；④ 细晶强化；⑤形变强化。采用不同的冶金工艺和强化机制可得到具有不同抗拉强度和伸长率的高强度钢板。高强度IF钢是通过添加 Mn、P和 Si等元素的合金化达到固溶强化,强度得到提高而又不影响延展性和r值。Nb-Ti合金化的IF钢添加磷、硅、锰和硼,用以控制冷加工脆化。与普通铝镇静钢或钛合金化IF钢相比，这种钢的缺点是再结晶延迟，所以要获得要求的织构和延性，就要有足够高的再结晶退火温度。高强度IF钢有很高的r值和n值,在抗拉强度中等的钢中，以高强度IF钢为最好，高强度IF钢板主要是镀锌后用于制作汽车内板 。

      在保证深冲性能的要求下，IF钢向着高强度和涂镀化方向发展。高强度IF钢的发展经历了几个阶段。

      IF钢为了获得高的强度，传统地采用固溶强化机制, 添加固溶强化元素Si、Mn和P。新日铁于20世纪80年代开发出了总延伸率为38.3%，n=0.24，r=1.95 ，UTS=440MPa的高强度钢板。但是当IF钢只采用固溶强化时， 由于缺乏晶界的强化， 容易产生二次加工脆性。新日铁通过研究发现加入百万分之一的B元素可以阻止晶界脆性， 但是鉴于B元素对r值方面的副作用其加入量必须要尽可能地少。固溶强化元素中， 特别是Si严重损害深冲性能和涂层的表面质量， 不适于用在需要复杂成型的外板零件。

      上世纪90年代前半期，NKK成功地开发了390～440MPa级高强度冷轧板，主要采用Mn的固溶强化。近年来， NKK报道了一种新型的外板用高强度IF-SFHHITEN钢。此钢种不采用Si作为强化元素，同时降低Mn和P含量,通过细化晶粒强化、Nb (C, N) 的弥散析出以及固溶强化来获得高的抗拉强度。此钢具有细晶粒结构, 但是组织中包含独特的无析出物区域， 屈服强度几乎不增加。

      日本Nisshin 公司研究开发抗拉强度高于390MPa的Nb 固溶深冲合金化热镀锌Ti-IF高强钢。该钢在IF钢中复合添加Mn和P进行强化， 并添加微量的B来实现晶界强化。

      采用高强度钢板和减薄厚度，是汽车减重、节能、安全、环保的重要手段和方向， 高强度IF钢有着广阔的开发应用前景。^[5]

Ti-IF钢

      对于Ti-IF钢，一般通过Ti+N→TiN或Al+N→AlN形成TiN或AlN析出有效去除固溶体中的溶质氮然而如要稳定钢中的碳，根据钢中成分不同， 其稳定碳的析出行为是有差异的。对于原子比为S∶C∶N = 1∶1∶1的钛稳定钢,随着温度降低，传统上认为其析出顺序为TiN、TiS、和TiC。在加热和热轧过程中，TiS会和C反应生成， 这样，C含量减少，生成细小TiC颗粒的机会就少了。粗大的颗粒对钢的延伸率和n值有利， 并能促进 (111) 织构的形成, 利于提高r值。

Nb-IF钢

      对于Nb-IF钢，由于Al和N 结合的能力比Nb强，所以溶质原子N和Al通过反应式Al+N→AlN生成AlN净化N；而溶质原子C则和Nb结合生成NbC而除掉。

(Nb+Ti) -IF钢

      工业生产的大部分Nb和Ti稳定化钢不仅依赖钛使间隙原子稳定，铌作为析出物所起的作用也必须加以考虑。根据传统方法，添加钛是为了与氮和硫结合，而添加铌是为了和碳结合 (需要的铌量用Nbst表示)，其关系式为：Tist=3.42N+1.5S, Nbst=7.74C。根据传统方法，主要析出物将是TiN、TiS、和NbC。在复合碳硫化物中，也可能存在铌，即。 

      二次加工脆性是钢板冲压成型后，工件在冲击应力的作用下抵抗开裂的能力。IF 钢二次加工脆性的产生是因为IF 钢中由于碳氮被固定，晶界清洁，P有偏析的倾向，由于IF钢晶界上没有固定的碳和氮，因而晶界强度极低，极易产生断裂。尤其是在冷加工后这种趋势更加强烈。

      具有优异的成形性能，尤其是深冲性能远远优于常规的低碳钢。其中和δ值主要与碳、氢等二相粒子和固溶元素、夹杂大小分布有关，r值主要由板材组织结构决定，硬化指数n值与材料基体纯净度和晶粒度有关。