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超高强热成形钢（Ultra-high strength hot stamping steel,简称UHS）的开发及应用是汽车轻量化与节能减排的重要途径。车门防撞梁是汽车轻量化的关键部件之一,可在侧面碰撞中提升车门刚度,减少碰撞入侵量,有效降低碰撞对车内成员的伤害。目前,车门内部防撞部件主要为22Mn B5钢种所做成的防撞杆,其抗拉强度为1500MPa至1600MPa左右。研究开发更高级别的超高强钢及其在防撞部件上的应用,掌握热成形过程中组织演变和力学性能之间的内在关系,对超高强钢热成形工艺优化控制及汽车材料轻量化水平提升具有重要意义。本文以某钢厂生产的1800MPa级超高强钢（下文中简称为UHS-1800）为对象,研究了热成形工艺、组织演变和力学性能之间的对应关系,制定了适宜的热成形奥氏体化工艺制度;研究建立了奥氏体晶粒长大预测模型和车门防撞梁热-力-相变模型,并针对UHS-1800开展了车门防撞梁的试制应用研究;结合实验与计算研究,建立了抗拉强度预测修正模型,设计开发了2000 MPa级超高强热成形钢（下文中简称为UHS-2000）,并对其组织与性能进行了研究,主要内容如下:（1）通过热力学计算及实验研究了UHS-1800热成形过程中奥氏体化温度、保温时间等对淬火组织及力学性能的作用规律;结果表明,随着奥氏体化温度的升高及保温时间的增加,马氏体组织逐渐粗大,抗拉强度逐渐下降。研究确定了UHS-1800适宜的奥氏体化工艺制度:加热温度为870℃,保温时间为3min;此工艺制度下UHS-1800的抗拉强度为1882.76 MPa,强塑积为13.07 GPa·%,强塑积比22Mn B5提高2.12 GPa·%。当奥氏体化温度由870℃上升至990℃时,马氏体板条尺寸由2.27μm增加至3.44μm,抗拉强度由1871.59 MPa降低至1801.42 MPa。当保温时间由3 min增加至9 min时,马氏体板条尺寸由2.37μm增加至3.05μm,抗拉强度由1853.15 MPa降低至1788.91 MPa。（2）将热成形工艺中奥氏体化保温过程细化考虑为升温和均热两个阶段,同时考虑Nb、V、Ti第二相粒子粗化及其对晶界的钉扎作用,提出了适用于UHS-1800热成形工艺的奥氏体化晶粒长大预测模型。该模型可量化预测计算奥氏体化温度与保温时间对奥氏体晶粒大小的影响,模型预测值与实验测量值最大误差为5.35%,为超高强钢热成形工艺参数优化与制定提供了依据。当保温时间为5 min,奥氏体化温度由900℃升至990℃时,奥氏体晶粒尺寸由12.60μm增至20.88μm,第二相粒子半径由15.23 nm增至25.36 nm,晶粒尺寸及第二相粒子半径变化均较为明显;当奥氏体化温度为930℃,保温时间由3 min增加至9 min时,奥氏体晶粒尺寸由13.52μm增至17.22μm,第二相粒子半径由15.72 nm增至20.50 nm,晶粒尺寸及第二相粒子半径均有所增加。（3）设计组装了超高强热成形钢高温动摩擦系数测试装置,对UHS-1800的高温动摩擦系数进行了测量,探明了温度和压力对UHS-1800高温动摩擦系数的影响规律。基于随温度、压力变化的实时动摩擦系数,利用Deform软件建立了超高强车门防撞梁热成形过程热-力-相变模型,量化研究了车门防撞梁热成形过程中不同工艺条件下的温度、应力和组织的演变行为。在适宜的奥氏体化工艺制度条件下,对UHS-1800车门防撞梁进行了试制;对比实验研究表明,防撞梁不同位置处的抗拉强度均达到1800MPa以上,其中边角部位置处（1#位置处）的总伸长率及强塑积相对较高。（4）基于JMat Pro计算平台,利用22Mn B5、22Mn B5Nb V、UHS-1800抗拉强度实验测试结果,研究提出了超高强热成形钢抗拉强度预测修正模型,提高了JMat Pro软件预测计算超高强钢抗拉强度的准确性,模型预测UHS-1800抗拉强度最大误差为0.35%,为其他超高强热成形钢的设计开发提供了基础。（5）在热力学计算和修正模型预测的基础上,设计开发了2000 MPa级超高强热成形钢。建立了UHS-2000热成形过程热-相变模型,对UHS-2000热成形过程中温度与相组织的演变行为进行了仿真研究。对UHS-2000的组织性能进行了实验研究,探明了Nb、V合金元素对UHS-2000热成形组织及性能的影响规律:Nb元素可明显细化淬火组织;V元素可提高抗微裂纹能力;单加Nb、V元素均有利于细化晶粒及提升力学性能。设计开发的UHS-2000最高抗拉强度及强塑积分别达到了2030.62 MPa、16.12 GPa·%。该结果为超高强热成形钢成分设计、组织与性能控制提供了理论依据。