随着我国汽车工业的发展和汽车拥有量的逐年增加,如何有效减少汽车尾气排放对环境的污染已引起全社会的广泛关注。汽车轻量化是汽车制造行业中应对降低排放、节能环保的重要环节,主要包含材料轻量化和结构轻量化两个方面。材料轻量化方面,作为占汽车车身重量70%以上的钢铁材料,以高强度和高塑性为发展方向,目前汽车用先进高强钢(Advanced High Strength Steel, AHSS)已发展至第三代。结构轻量化方面,采用空心零件代替实心零件是非常有效的手段,因此,管材内高压成形技术作为以轻量化和一体化为特征的一种空心变截面轻体构件的先进制造技术,越来越受到人们的关注。国内外的研究机构及生产企业,通过有限元模拟和多种实验手段对管材内高压成形工艺进行了系统的研究,但对管坯的材料研究相对滞后,对具有高强塑积并且成本低廉的钢管开发研究鲜有报道。在此背景下,本文将材料轻量化和结构轻量化结合在一起,将先进高强钢的生产理念引入到钢管的生产领域,成功试制出了具有与第三代先进高强钢性能相近的高强塑积双相钢和TRIP钢无缝管,并对试制钢管在变形过程中的组织演变及其与力学性能的关系等进行了系统研究。主要创新性成果如下：(1)研究了0.16C-0.31Si-1.6Mn微合金钢的连续冷却相变行为,以此为基础,运用中频感应加热方式,建立了双相钢无缝管的快速连续退火工艺。分析了不同临界退火温度和过时效制度对双相钢无缝管组织和性能的影响。结果表明,临界退火温度在750℃时,铁素体晶粒完成了充分的再结晶,马氏体相的晶粒尺寸适当、分布均匀,强塑积达16510MPa·%。过时效温度由400℃到200℃变化过程中,奥氏体相变的机制由扩散转变为切变,相变最终组织由贝氏体变为马氏体,马氏体体积分数随温度的降低而增加,最佳力学性能出现在过时效温度为200。C时。(2)研究分析了中频感应加热条件下,回火、缓冷、预加热三种热处理工艺对双相钢无缝管塑性的影响。内容包括：马氏体在回火过程中碳化物的演变行为、缓冷制度对取向附生铁素体的生成及淬火组织的影响,以及预加热后初始组织的改变对塑性的影响等。结果表明,随着回火温度升高,马氏体分解产生的碳化物尺寸增加,马氏体硬度下降,延伸率增加,但会造成屈服平台的出现,200℃的回火温度为最佳。提高缓冷初始温度,可以使取向附生铁素体相变充分,但会造成最终组织中贝氏体的含量增加,二者对塑性的影响相互制约,当温度设定为790℃时,钢中贝氏体含量较少,并且取向附生铁素体相变进行充分,实验钢管性能表现良好。预加热后,钢管的初始组织中的大块珠光体转变为分散的渗碳体团,热处理后钢管组织中不存在贝氏体组织,强塑积达到20865MPa·%。(3)采用两阶段热处理的方式试制了TRIP钢无缝管,分析了热处理工艺对组织中残余奥氏体化学稳定性的影响规律,并对无缝管进行了内高压成形试验,对组织演变和裂纹生成及扩展行为进行了研究。结果表明,TRIP钢无缝管中残余奥氏体在变形过程中发生马氏体相变,即TRIP效应,这与其所处的应力应变状态有直接关系：处在轴向拉应力状态下的残余奥氏体比处在压应力状态下的更易于发生转变,而铁素体晶界处的残余奥氏体比晶粒内部的更易于发生转变。裂纹在夹杂物处萌生,经过相互融合形成大尺寸裂纹。由于TRIP效应的作用,使铁素体内部的微裂纹的长大受到抑制,而铁素体晶界处的残余奥氏体,可以吸收裂纹扩展时的能量,并成为裂纹融合路径上的障碍,从而阻碍大尺寸裂纹的形成,推迟了变形过程中破裂现象的产生。(4)通过对奥氏体在两相区临界退火以及贝氏体等温淬火过程中的相变规律研究,提高了TRIP钢无缝管中残余奥氏体的机械稳定性,实现了最终组织中各相的合理配比,开发了快速热处理工艺。在两相区(830℃)保温过程中,奥氏体形核最先发生在珠光体密集区域,其次为独立的珠光体区域,最后在弥散的碳化物区域。保温时间为300s时,出现机械稳定性高的薄膜状残余奥氏体,分布于铁素体晶粒内部和贝氏体板条间。极短的贝氏体区等温淬火时间,使TRIP钢无缝管最终组织中产生一定量的马氏体晶粒,诱发的大量可动位错使屈服平台消失,同时提高了强度。整个快速热处理工艺过程所用时间仅为传统工艺的1/3。(5)研究了两种不同工艺条件下试制的TRIP钢无缝管加工硬化行为。快速热处理工艺生产的TRIP钢无缝管,具有高的初始加工硬化指数,并且由于薄膜状残余奥氏体具有高的机械稳定性,使加工硬化指数随真应变增加而降低的现象不明显,大幅降低了钢管二次加工时起皱的可能性。本文研究采用低成本成分设计,以第三代先进高强钢生产工艺为基础,建立了柔性化的快速热处理工艺窗口,试制出具有良好综合力学性能的高强塑积无缝钢管,满足管材二次成形工艺对钢铁材料的性能需求,为生产出形状复杂、变形量大和强度高的汽车用零件提供了一种新型材料,具有很好的实际应用价值。