2.1.1 烘烤硬化钢
烘烤硬化钢（BH）以铁素体作为基体组织，采用固溶强化原理。这些钢的一个独特的特点是通过成分和工艺设计，以保持碳在生产过程中固溶，然后使碳在烤漆的过程中或在室温下几周的时间里析出。这增加了成形零件的屈服强度和抗凹性，同时不损害成形性。
烘烤硬化钢板主要用途是汽车的外板，其强度级别按照屈服强度分为140MPa、180MPa、220MPa、260MPa和300MPa级别。烘烤硬化钢板根据生产工艺的不同，可分为冷轧普板、电镀锌和热镀锌三大类产品，相应的设计思路也有多种方案，如罩式炉方向的微碳设计和连续退火方向的超低碳设计等（表2-1）。
目前国内新一代轿车的外板多采用这一系列的电镀锌烘烤硬化钢板，屈服强度的级别主要是180MPa和220MPa。220MPa级别电镀锌烘烤硬化钢板冲压的发动机罩外板零件，经冲压烘烤后钢板的屈服强度在330MPa左右，具有较高的抗凹陷性能。
烘烤硬化值（BH值）是烘烤硬化钢的一项重要性能指标。烘烤硬化值的常用测量方法是将试样进行2%预拉伸变形，卸载后加热至170℃保温20min，重新加载至屈服，所得屈服强度与2%预拉伸变形的强度差值即为BH2值，计算示意如图2-2所示。
图2-2 BH2值计算示意图
1—2%预应变的应力-应变曲线 2—同一试样烘烤后的应力-应变曲线
表2-1 烘烤硬化钢分级及品种
目前，广泛应用于外板件的BH钢通常为超低碳烘烤硬化钢（Ultra Low Carbon Bake Hardening steel，ULC-BH），是以高强度无间隙原子钢（IF）成分及工艺设计为基础的汽车用钢，其特点是加入微量Nb和/或Ti合金元素固定部分C、N元素，同时加入Si、Mn、P等固溶强化元素提高强度。因此ULC-BH钢既有高强度IF钢的深冲性能，也拥有烘烤硬化特性。
常温抗时效性是制约BH钢广泛使用的关键因素，自然时效后的钢板在冲压时表面会出现滑移线（橘皮）缺陷，因为钢中的间隙固溶碳原子会逐渐扩散在位错处形成钉扎，聚集形成柯氏气团，从而产生屈服平台现象。屈服点伸长率（Ae）的大小决定冲压是否产生滑移线缺陷，根据外板的实际使用情况通常Ae 在0.5%以内是可接受范围，超过1%后冲压产生缺陷的风险就极高。
典型ULC-BH钢的拉伸曲线、金相组织如图2-3和图2-4所示，其组织为纯净铁素体，组织及性能特点类似高强度IF钢，也存在二次脆性问题，可通过加入微量B元素改善冷加工脆性，通常二次加工脆性温度超过-60℃。典型牌号HC180B的高速拉伸曲线及可焊性工艺窗口示意图如图2-5和图2-6所示。
图2-3 HC180B典型拉伸曲线
图2-4 HC180B金相组织
图2-5 HC180B（0.6mm）高速拉伸曲线
图2-6 HC180B（0.6mm）可焊性工艺窗口