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汽车车身轻量化是降低汽车能耗的有效措施之一。采用超高强度钢板制造汽车零部件，车身减重同时可提高碰撞安全性。然而冷冲压工艺对超高强度钢板成形件的质量与精度难以保证，因而须采用热冲压工艺，即在高温下成形，通过水冷模具淬火，最终获得具有高强度、高精度的热冲压零件。热冲压工艺的关键是带有水冷系统的模具，对其研究是目前国内消化热冲压工艺的关键所在。此外，将22MnB5钢热冲压工艺与Q-P工艺相结合，开发新的适用钢种，是进一步开发热冲压件性能潜力，进而提升车身碰撞安全性的重要而有效的途径。 本文针对现有汽车用高强钢22MnB5以及研制的Q-P高强钢，采用多场耦合的方法进行了热冲压模具冷却系统研究，利用所设计模具，研究了22MnB5钢热冲压工艺参数对组织、性能的影响，以此为基础，将Q-P工艺应用于热冲压与车身烤漆工艺，提出了新型Q-P钢（97＃钢）的热冲压烘烤韧化工艺，力图将该钢应用于现有热冲压生产以及车身烤漆工艺中，解决目前Q-P钢应用的局限性。同时，此钢利用碳配分稳定残余奥氏体作用进一步提升工件塑性;利用Cu粒子析出相，弥补碳配分过程中强度的损失。相应地，研究了热冲压烘烤韧化工艺对组织、性能的影响规律。这对推动国产板材的研究和应用，促进钢铁和汽车行业发展，都具有实际意义与实用价值。 针对热冲压模具冷却系统设计，提出了基于温度场-流场-应力场的多场耦合分析方法，研究了几何参数（管路至模具型面距离H，管路之间间距S，管路直径D以及管路截面形状）与水流状态对工件、模具换热的影响规律。结果表明，管路至模具型面距离H影响最大，其次是管路间距S与直径D。H、S、D越小，利于工件、模具的换热;具有细长型截面形状管路利于工件、模具换热。几何参数的影响其本质为:更多冷却水均匀地靠近工件时，换热效果越好。当冷却水流速增加，水流温度降低时，工件冷速增加，模具温度降低。其原因在于热量快速被较冷的快速流动的冷却水带走。 依据设计结果，制造盒型件热冲压模具及冷却系统。所制模具冷却效果较好，工件、模具温度历程的模拟结果与实验结果一致，冷速高于临界冷速。分析了模具在热冲压过程中的变形。结果表明，模具变形为热膨胀，冷却水路变形是由模具变形引起的。管路转角位置容易产生应力的集中，以及温度“热点”。 采用设计的模具，进行了22MnB5钢热冲压工艺研究，研究了加热时间，保压时间及冷却速度对工件性能、组织的影响规律。结果表明，950℃，加热5～20 min，保压时间超过5s以上时，工件组织、性能差别小。而冷速影响较大，冷速增加，细化马氏体片层，依据Hall-Petch关系，组织细化性能提升，强度与塑性综合提高。进行了盒型件热冲压实验分析，结果表明，盒形件的各位置的组织均为马氏体组织，硬度在450 HV以上。 提出了热冲压烘烤韧化工艺，研究了烘烤工艺对性能、组织的影响规律，分析了烘烤韧化的工艺机理。结果表明，烘烤时间对强度、硬度和塑性的影响较大。时间增加，强度与硬度均先明显降低，而后减小幅度变小;而塑性先增加而后减小。温度升高时，强度下降，而塑性变化较小。 热冲压烘烤韧化处理后，组织主要为回火马氏体与呈细片状、薄膜状、块状的残余奥氏体构成。通过XRD分析与加工硬化率曲线分析，验证了烘烤处理中碳配分稳定残余奥氏体的作用。随着烘烤时间增加，残余奥氏体量稳定，变化较小，而奥氏体中的碳含量呈增加趋势。通过XRD定量分析了残余奥氏体对塑性的贡献，随烘烤时间增加，残奥对塑性贡献呈增加趋势。 马氏体基体中弥散分布有富Cu粒子相，依据Orowan机制，计算了富Cu粒子析出相对强度的贡献。 采用误差函数解，建立了残余奥氏体中碳配分的模型，估算了烘烤处理时奥氏体中碳饱和的配分的时间，计算结果与实测结果一致。 烘烤韧化的原因在于烘烤过程中的回火与碳配分作用。烘烤后马氏体组织转变为韧性较好的回火马氏体，强度下降，而塑性有所上升，同时由于组织中发生了碳配分，薄膜状与块状的残余奥氏体其含量有所增加，增进了TRIP效应，因此提高了工件的综合性能。