近些年来，随着我国汽车工业的快速发展，汽车保有量持续增大，汽车市场的竞争日益激烈。基于对行车安全、环保、燃油效率等方面的考虑，汽车制造商更着眼于车身减重、降低制造成本、提升产品性能等方面。汽车轻量化是降低能耗、减少二氧化碳排放的最有效手段之一。研究表明，汽车质量每减少100kg，每百公里燃油消耗下降0.3~0.5L，二氧化碳排放减少8~11g。由此可见，汽车轻量化对于减少污染、节约能源等方面具有重要意义。
IF钢(无间隙原子钢)具备优良的深冲性能，能满足车身零件冲压过程中对强度和成形性能的要求，广泛应用于生产车身覆盖件等。IF钢的主要强化方式是固溶强化，机理是通过添加磷、锰、硅等元素起到强化作用，其中磷元素是最经济，且固溶强化作用最强的元素；但IF钢中添加的钛、铌元素使晶界强度降低，磷元素容易偏聚到晶界，导致IF钢出现冷加工脆性现象。研究表明，向IF钢中加入硼元素，能够对IF钢的微观组织产生影响，改善IF钢的二次加工脆性。来自首钢集团有限公司技术研究院、绿色可循环钢铁流程北京市重点实验室和北京首钢股份有限公司的金磊、尉冬、关建东三位研究人员分析了不同硼元素添加量下IF钢的微观组织与成形性能，探索硼元素对IF钢性能的影响规律。
01、试验材料
选取牌号为DC04，尺寸为0.7 mm(厚度)的IF钢,在其他成分不变的情况下,向其中添加一定量的硼元素。将添加硼元素的IF钢与不添加硼元素的IF钢进行710℃卷取+800℃退火处理，考虑到热处理时会有硼元素残留，因此材料中硼元素含量低于0.0002%时，判定为不含硼元素，热处理后含硼IF钢和无硼IF钢的化学成分分析结果如表1所示。
02、硼元素对IF钢的影响
2.1 微观组织
利用光学显微镜观察含硼IF钢和无硼IF钢的显微组织形貌，结果如图1所示。由图1可知：含硼IF钢和无硼IF钢的显微组织均为铁素体，其中含硼IF钢的平均晶粒尺寸为20μm，晶粒度等级为8级；无硼IF钢的平均晶粒尺寸为22μm，晶粒度等级为8级。
对含硼IF钢和无硼IF钢进行冷轧处理，然后对成品的显微组织进行分析，结果如图2所示。由图2可知：经过冷轧工序后，含硼IF钢和无硼IF钢的晶粒尺寸均发生了较大变化，其中含硼IF钢成品的平均晶粒尺寸为17μm，晶粒度等级为8.5级；无硼IF钢成品的平均晶粒尺寸为21μm，晶粒度等级为8级。
对含硼IF钢和无硼IF钢冷轧前后的显微组织形貌进行对比可知，硼元素具有细化组织的作用。硼元素作为一种晶界偏聚元素，当硼元素和钛元素共存时，硼原子和钛原子之间有相互吸引作用，导致硼元素和钛元素在再结晶核的界面处共偏析，并强烈抑制了再结晶核的生长，从而对IF钢显微组织起到了细化作用。
2.2 织构含量
IF钢的织构发展需要经历3个阶段：铸造织构、形变织构和再结晶织构。其中以再结晶织构最为重要，因为再结晶之后会形成对IF钢深冲性能有着极为关键作用的{111}织构，{111}织构越强烈、均匀，其深冲性能越好，因此对于含硼IF钢与无硼IF钢，对比二者{111}织构的含量，可以直观体现硼元素对IF钢深冲性能的影响。
采用电子背散射衍射技术(EBSD)对含硼IF钢和无硼IF钢的织构进行分析，结果如图3所示，织构含量的计算结果如表2所示。由图3和表2可知，无硼IF钢中{111}织构组分增加了7%，{112}织构组分增加了5%，含硼IF 钢的晶粒尺寸为17.317μm，无硼IF钢的晶粒尺寸为21.21μm，与金相检验得到的晶粒尺寸一致性较好，说明无硼IF钢的晶粒尺寸得到了粗化。
2.3 力学性能
冷轧后，对两种IF钢成品进行力学性能测试，结果如表3所示。由表3可知：无硼IF钢成品相比含硼IF钢成品，屈服强度和抗拉强度均有所降低，断后伸长率和加工硬化指数变化不大，但塑性应变比有所提升，各向异性指数没有明显变化。可见，在退火过程中，IF钢中发生了回复再结晶现象，逐渐形成有利于深冲性能的{111}织构。由金相检验结果可以看出，IF钢的晶粒尺寸会因硼元素的添加而发生变化，在后续的冷轧工序中，IF钢成品的显微组织、退火再结晶时晶粒的形核和长大过程同样会受到影响，进而导致{111}织构强度不同，最终影响材料的塑性应变比。因此，硼元素对IF钢的塑性应变比有较大影响。
2.4 成形性能
成形极限图(FLD)是研究材料成形性能，反映材料冲压性能和冲压工艺的重要参数，成形极限曲线(FLC)可用于进行材料变形失稳理论分析和建立应变数学模型，因此FLC对研究硼元素对IF钢成形极限的影响有着很重要的意义。
根据标准GB/T 15825.8—2008 《金属薄板成形性能与试验方法 第8部分：成形极限图(FLD)测定指南》，利用刚性凸模胀形试验进行FLD试验，试验过程如图4所示，将一侧板面喷有散斑的试样置于凹模与压边圈之间，施加一定的压边力，压牢试样，在保证冲头与试样之间足够润滑的条件下，试样中部在凸模力作用下均匀变形，产生胀形变形，并形成凸包，当试样局部产生颈缩或破裂时，停止试验，采用在线光学应变测量系统对试样的应变进行测量，从而获得材料的成形极限。
含硼IF钢和无硼IF钢的典型力学性能如表4所示，二者的FLC如图5所示。由图5可知：当次应变小于0时，即单向拉伸变形阶段，无硼IF钢的主应变要略高于含硼IF钢；当次应变不小于0时，材料处于平面应变和等双向拉伸应变状态，含硼IF钢的主应变更高。说明对于深拉延零件，无硼IF钢的成形性能更好；而对于一些成形较为复杂，以拉胀成形为主的零件，含硼IF钢的成形性能更好。
03、结论
(1) 添加硼元素会降低IF钢中有利于深冲性能的{111}织构组分含量。
(2) IF钢的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、加工硬化指数受硼元素影响不大，硼元素对塑性应变比有较大影响，向IF钢种添加一定量的硼元素，会使材料塑性应变比降低。
(3) 向IF钢中添加硼元素，可以提高IF钢的平面应变及等双向拉伸应变能力，然而对单向拉伸应变则有不良影响。
