宝钢高强度汽车板技术进展

近年来，我国的汽车行业发展迅速，２００８年已 成为世界第二大生产和消费国，２００９年有望跃居 第一，但高强度钢板的使用比例同国外相比差距较 大。回顾了国外汽车采用高强度钢板的情况，结合 国内汽车的发展，论述了近年来宝钢高强度钢板技 术的进展，并对下一步的发展进行了展望。
１钢汽车轻量化项目及高强度钢板
表２宝钢高强度汽车板品种情况
Ｔａｂｌｅ ２ Ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｏｆ ＨＳＳ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｉｎ Ｂａｏｓｔｅｅｌ
３７０
３９０
●
●
●
４４０ ● ●
Ｔｓ／ 订Ｐａ
４９０
５９０
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●
● ◎
＠
●
７８０
● ⑩ ◎ ⑩ ●
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●
９８０
２０
９０，其中超高强钢５７
３
ＮＳＢ
２４
８４，其【｝Ｉ超高强钢２４
图１是２００８年欧洲车体会议中几款典型商 业化车型用高强度钢板情况。从中可看出，高强 度钢板的使用比例约４７％一８１％，其中一般高强 度钢板为４３％一５４％，超高强度钢板为２％～ １３％，硼钢的使用比例为０—１６％。
２００１年开始，国内汽车进入快速发展时期， 轿车进入家庭进一步促进了汽车工业的快速发 展，２００８年成为世界第二大生产和消费国，２００９ 年有望突破１ ０００万辆，成为世界第一大生产和 消费国。在汽车产量快速增长的同时，作为汽车 用材发展方向的高强度钢板也进入了快速增长阶 段，图２显示了国内汽车近年来产量及高强度钢 板的使用比例情况。从中可看出，２００８年高强度 钢板的使用比例已经达到了２ｌ％，但与国外相比 差距仍较大（国外同期高强度钢板的使用比例平 均为４０％～５０％）。２００４年开始，国内高强度钢 板的使用比例提高较快，随着汽车业竞争的加剧 和汽车碰撞法规的日益完善，国内汽车使用高强 度钢板的比例将进一步提高，逐渐与国外接轨。
的建设是密切相关的，图４显示了宝钢汽车板历 年产量、新产线建设及高强度钢板的开发情况。
ｋ 、
一 ＪＩＬ 辎 ＊ 虻
Ｆｉｇ．４
图４ 宝钢汽车板历年产量、新产线及高强度钢板开发情况
Ｏｕｔｐｕｔ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｓｔｅｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｓｔ ｙｅａｒｓ，ｎｅｗ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＨＳＳ ｉｎ Ｂａｏｓｔｅｅｌ
关键词：高强度钢板；汽车轻量化；碰撞安全性 中图分类号：ＴＧｌ４２．４文献标志码：Ｂ文章编号：１００８—０７１６（２００９）增－００３６—０５
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｈｉ【ｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｓｔｅｅｌ Ｓｈｅｅｔｓ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ ａｔ Ｂａｏｓｔｅｅｌ
ＷＡＮＧ １２ ａｎｄ ＬＵ Ｊｉａｎｇｘｉｎ （Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｓｔｅｅｌ Ｄｉｖ．，Ｂａｏｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１９００，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｌｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ；ｗｅｉｇｈｔ—ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ；ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ
０引言
“轻量化”之所以得到汽车行业的重视，是因 为它可直接降低油耗、减少排放。资料表明，车重 减轻１０％，可节省燃油３％一７％…。但是，在过去 的１０多年当中，由于舒适、安全性要求的提高，汽 车的重量却在逐年提高口。Ｊ，重量增加２０％～ ３０％，这显然不是人们期望的。与此同时，新能源 汽车（如燃料电池、混合动力和氢能源等）的发展 对汽车的轻量化要求更加迫切。
ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐａｓｓｉｖｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｂｏｄｉｅｓ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｒｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔｓ ｉｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｂｒｏａｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｉｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｎ
表１典型钢车身轻量化项目使用高强及
超高强钢情况
Ｔａｂｌｅ １ Ｒａｔｉｏ ｏｆ ＨＳＳ ａｎｄ ＵＨＳＳ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ
ｏｆ ＢＩＷ’ｓ ｗｅｉｇｈｔ—ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ
％
序号 项目名称 减萤比例 高强及超高强钢使用比例
ｌ
ＵＬＳＡＢ．ＡＶＣ
２５
１００，其中超高强钢６０
２
ＡＢＣ
万方数据
３８
宝钢技术
的成形性和低的平面各向异性等优点ｍ ６１。
２００９年增刊
Ｆｉｇ．３
图３ 各类汽车用板的屈服强度和延伸率的关系
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ＹＳ ａｎｄ ＥＬ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ
２．２宝钢高强度钢板的开发历程 宝钢汽车用高强度钢板的开发与宝钢新产线
为了实现汽车的轻量化，近年来世界各大车 厂、钢铁协会、铝协会等组织和一些钢厂先后进行 了多项汽车轻量化项目的研究。尽管实现轻量化 的技术路线不同，但目标相同，均能实现２０％～
４０％的减重效果。研究结果表明，尽管铝、镁和塑 料等轻质材料在汽车轻量化中被采用的越来越多， 但钢铁仍然是汽车制造的主要材料，只是其内涵发 生了很大的变化，即由原来的以软钢为主发展到以 高强度钢板为主，结合相关先进钢铁加工技术的使 用，在实现汽车轻量化的同时，还提高了汽车车身 的被动安全性和刚度等。
６０
５０
誉４０ ＼ 嚣３０ 筮
２０
ｌＯ
Ｏ
口软钢
圈＞５９０ＭＰａ
口３４０－－５‘ ｌｏ】ⅥＰａ■ｔ Ｉ稍
。——
＿
：
●● ●●
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Ａｕｄｔ啪ＸＣ６０ 车型
ＰａｓｓａＩＣＣ
ＪＡＺＺ
图１ ２００８年欧洲车体会议中典型车型用 高强度钢板情况
Ｆｉｇ．１ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＳＳ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ａｔ ｔｈｅ ２００８ ｔｙｐｉｃａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｕｒｏｃａｒｂｏｄｙ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔｓ ｉｓ ｆｏｃｕｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｉｓ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ．
万方数据
王 利等 宝钢高强度汽车板技术进展
３９
名称
级别
３４０
热轧
ＣＭｎ ＨＳＬＡ ＤＰ ＴＲＩＰ ＳＦ ＣＰ
Ｂ．，Ｈｔｅｅｌ
ＨＳＬＡ
●
Ｐ—ａｄｄｅｄ
●
ＨＳＳＩＦ
●
ＢＨ
●
冷轧及
ＩＳ
●
电镀锌
ＤＰ
ＴＲｌＰ
Ｍａｒｔ
Ｂ—ｓｔｅｅｌ
ＨＳＬＡ
●
Ｐ．ａｄｄｅｄ
●
ＨＳＳＩＦ
●
热镀锌
ＢＨ
●
ＤＰ ＴＲＩＰ
备注：●商业化生产；⑩研发中
薜ｋ、一址抖蜒
啪咖啪姗瑚咖姗伽姗抛啪。＿
Baidu Nhomakorabea
图２ 国内汽车近年来产量及高强度钢板的 使用比例情况
Ｆｉｇ．２
Ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ ＨＳＳ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｍａｒｋｅｔ
２宝钢高强度钢板的发展
２．１高强度钢板的种类 图３是国际钢铁协会总结的根据冶金机理划
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｗｅｉｇｈｔ—ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ．Ｉｔ ｃａｎ ａｌｓｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ．Ｔｈｅ ｎｌａｓｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ ａｎｄ
王利首席研究员１９６６年生１９９２年毕业于中国科学院沈阳 金属研究所现从事金属材料研究＿亡作 电话２６６４７１０８ Ｅ－ｍａｉｌ ｌｗｎｇ＠ｂａｏｓｔｅｄ．ＣＯＩＩＩ
的应用
由国际钢铁协会组织的汽车轻量化项目主要
万方数据
王 利等宝钢高强度汽车板技术进展
３７
包括超轻钢白车身（ＵＬＳＡＢ）、超轻钢覆盖件 （ＵＬｓＡＣ）、超轻钢悬挂件（ＵＬＳＡＳ）和在此基础上 的超轻钢概念车项目（ＵＬＳＡＢ．ＡＶＣ）Ｈ］。整个项目 于１９９４年开始，到２００２年结束，在国际钢铁协会 的统一协调下工作，委托位于美国底特律的保时捷 工程服务中心执行开发，宝钢作为中国大陆惟一的 钢厂参加了部分项目。在这之后，安赛乐和蒂森钢 厂结合自己的技术特点，分别开展了钢概念轻量化 白车身的项目研究，分别为ＡＢＣ（Ａｒｃｅｌｏｒ Ｂｏｄｙ Ｃｏｎｃｅｐｔ）和ＮＳＢ（Ｎｅｗ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｎｃｅｐｔ）。其共同特点 是，通过大量采用高强度钢板均实现了２０％一２５％ 的减重效果。ＵＬＳＡＢ．ＡＶＣ项目中，白车身１００％采 用了高强度钢板，其中超过６０％为超高强度（抗拉 强度大于５９０ ＭＰａ）钢板；ＡＢＣ项目中，９０％采用了 高强度钢板，其中超高强度钢板为５７％；ＮＳＣ项目 中，８４％采用了高强度钢板，其中超高强度钢板为 ２５％，具体见表１。
克等代表车型的需求。２００５年１ ８００ ｍｍ冷轧的 投产，重点解决了以日系车天籁、皇冠等车型为主 的热镀锌合金化钢板的生产。２００８年投产的 １ ７８０ ｍｍ冷轧，特别是高强钢专用生产线的投 产，为宝钢超高强度钢板的生产奠定了基础，将宝 钢可提供的钢板抗拉强度级别从７８０ ＭＰａ提高到 ｌ ５００ ＭＰａ，成为国际上为数不多的几家可生产超 高强度钢板的企业。经过近２０年的持续发展，宝 钢汽车用高强度钢板已经形成了齐全的家族系 列，具体见表２。
分的各类高强度钢板强度和延伸率的关系。随着 钢板强度的提高，延伸率下降，相比较而言，ＤＰ、 ＴＲＩＰ和ＴＷＩＰ钢在拥有高强度的同时还表现出 了高的延伸率。
ＵＬＳＡＢ—ＡＶＣ项目中，把屈服强度＜２１０ ＭＰａ 的钢板归为软钢，屈服强度为２１０—５５０ ＭＰａ的归 为高强度钢板，屈服强度＞５５０ ＭＰａ的归为超高 强度钢板。将以固溶强化和析出强化为主的高强 度ＩＦ钢、各向同性钢、烘烤硬化钢、碳锰钢和高强 度低合金钢统称为常规的高强度钢板。为了同常 规的高强度钢板区别开，把ＤＰ、ＴＲＩＰ和Ｍａｒｔ等以 相变强化为主的钢板统称为先进高强度钢板，其 抗拉强度范围５００—１ ５００ ＭＰａ。这类钢板具有高 的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的疲劳强度、高
图５ 高强度钢专用生产线流程示意图
Ｆｉｇ．５ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｆｏｒ ＨＳＳ
宝钢高强钢专用生产线及所生产的产品有以 下特点和技术优势：
ｌ １８０
ｌ ５００
●
⑥
●
●
●
●
●
●
●
●
●
２．３ 宝钢高强钢专用线及超高强钢的开发 为了满足国内汽车Ｅｌ益发展的需求，宝钢从
２００４年起就开始筹划高强钢生产专用线，于 ２００７年初开始正式建设，自２００９年３月开始调
试以来，先后成功试制出冷轧１ ５００ ＭＰａ和热镀 锌９８０ ＭＰａ级别的超高强度钢板，图５是这条高强 度钢专用线的生产流程示意图。
宝钢技术
２００９年增刊
宝钢高强度汽车板技术进展
王利．陆匠心 （宝钢研究院汽车用钢研究所，上海２０１９００）
摘要：轻量化是汽车“减重节能”的需要，采用高强度钢板已被证明是最佳的材料技术解决 方案。高强度钢板的大量应用不但可以降低汽车的重量，减少钢材的使用，还可以提高车身的被 动安全性和刚度等。简要回顾近年来国外汽车采用高强度钢板的情况，结合国内汽车的发展，重 点论述宝钢高强度钢板技术的进展，并对下一步的发展进行展望。
２０世纪９０年代初，当时国内的车型主要以 桑塔纳、捷达和富康为主，高强度钢板的使用相对 较少，这个时期的产品主要是常规的高强度钢，生 产依托２ ０３０ ｍｍ冷轧，退火以罩式炉为主，先后 开发了高强度ＩＦ钢、烘烤硬化钢、碳锰钢和高强 度低合金钢板系列。２０００年１ ５５０ ｍｍ冷轧投产 后，宝钢汽车板品种中的热镀锌和电镀锌钢板得 到了快速发展，在此阶段重点开发了电镀锌烘烤 硬化钢、电镀锌各向同性钢、冷轧及热镀锌双相钢 及高强度低合金钢系列，满足了奥迪、帕萨特和别