汽车行业用钢发展历程及现状

世界金属导报/2010年/7月/13日/第029版

产业延伸

汽车行业用钢发展历程及现状

戴维

1汽车钢板应用历程

对于汽车制造来讲，需要钢铁厂家提供不同性能的钢材和延伸性的服务，以便满足汽车厂家实现改善环境、降低成本、提高产品性能，降低能耗的发展目标。通过生产出更薄、更高强度的板材，钢铁厂家可以保证汽车制造者在获得好的抗压陷和防冲撞性能的前提下，降低车体重量，这样就可以降低油耗、减少污染，最大程度地发挥汽车作为人类工具的优势，而这一发展趋势，是任何一种可以降低车体重量而又可以保证功能的材料得以发展的要求和方向，除了使用钢板外，开发和使用的铝板及复合材料也正在投入和应用之中，他们有可能正在形成汽车业的另一个方向。

50年代，钢铁厂家开发了沸腾钢，即国内的08F系列，并立即得到了推广和应用。60～70年代，开始大量使用铝镇静钢，即国内的08A1系列。80-90年代，随着车体设计的丰富和造型要求。需要更好的拉伸性能钢板以保证车体饱满、曲线优美，从而满足人们不断提高的审美要求。这个阶段钢厂开发并投产了IF低合金高强度钢。这种钢不仅有好的深冲性能，还具备高强度力学性能，自1980年，低强度深冲钢与结构钢被大量使用，1990年，无间隙理念开始应用到高强度钢上。随后如烘烤硬化钢也开始被应用到车身零件。进入21世纪后，钢板的研究集中到了超高强度板，以求减轻车体重量降低能耗，如双相钢、TRIP钢、TWIP钢、含B钢(热成型)等，并陆续开始进入汽车制造应用中。最为重要的是双相钢，大大拓宽了强度范围，同时具有更好的成形性能，这种加工硬化钢由于具备良好的加工硬化特性，特别适合于高拉延成形的冲压件，与传统的微合金化钢相比，这些钢种具有更好的成形性，这方面的开发活动还在延续，特别是双相钢、TRIP钢和复相钢，正朝着更高强度水平发展并逐步得到应用。

2汽车板材应用原则

2.1安全

汽车作为一种交通工具，安全是第一位的，没有安全，也就没有市场空间，更不谈不上发展了。因此，作为保证汽车制造安全性的主体——钢板就必然以此为基础进行开发、研究，从而达到批量的生产和推广应用。当今社会的发展，不再是以牺牲安全而获得前进，而是以保证安全为前提，实现进步和发展，正是本着这一理念，高强度、超高强度钢得到了研究和推广，并不断应用到车身制造中。

2.2经济

经济性是一个事物得以推广和普及的条件，也只有大众化，并有利于社会的发展，才能发挥其最大的作用，汽车工业也正是基于这点，得到了普及，推动着整个社会的前进，并发挥出巨大的潜能。

2.3燃油

汽车动力来源于石油，正是这一点，使汽车工业有所依赖并蓬勃发展到今天的规模，如果不是依赖于这一能源，或许汽车工业又是其他景象。当然，也正是对石油的依赖，随着其逐渐耗尽，正在考验着汽车工业的下一步前进方向。

2.4环境

环境一直是人类生存的基本，任何行为对他的破坏都是对人类生命的践踏，而汽车工业则是人类在自身活动和生存条件之间的博弈平衡，这也就要求他最大限度地发挥作用，给人类活动提

供方便的同时，最低限度地降低对环境的破坏。

3.汽车各部分零件应用钢板分析

3.1外覆盖件

翼子板、侧围外板、车门外板、发动机罩外板、行李箱盖外板等各暴露部分，有一个共同的特点就是表面质量要求高，必须具有抗腐蚀能力；同时应保证强度和刚性的要求，并具有良好的抗凹陷性；再者，要求有良好的成形性，但也应在一定厚度之下，一般使用料厚0.6mm～1.0mm 之间的薄板，且使用表面有涂层的镀锌或锌铁合金钢板。由于发动机罩、车门、行李箱盖等外板对刚度的要求，同时又需要较高的成形性，当前多采用BH烘烤硬化钢、或者DP450双相钢；一般抗拉≥300MPa，n≥0.21；r≥1.3；δ≥34%；屈强比≤0.61，这样也达到减轻车体重量的效果。

3.2内覆盖件

内覆盖件变形复杂，深拉延多，因此对塑性应变比和延伸率要求高，由于变形大，对变形均匀性也要求较高，料厚一般选用0,8mm～1.2mm，n≥0.24；r≥1.5；δ≥42%；屈强比≤0.59，同样也需要具备一定的防腐蚀能力。

3.3功能件

功能件如门柱、门框、横梁、加强梁等，这类零件需要承受一定的载荷甚至冲击，要求有足够的强度和刚度，其中如门柱、窗柱等结构件，抗拉要求在600MPa，当前多选择双相DP钢、相变诱导塑性TRIP等高强度钢，既要保证有好的成型性，也要保证强度要求，门柱内板强度一般选用300MPa以上，n≥0.24；r≥1.4；δ≥45%。

3.4加强板类零件

加强板类零件需要有3种功能:

1)在一些局部受到集中载荷作用的制件上，增加加强板可分担部分载荷，提高该部位的刚度；

2)采用具有吸振功能的钢板作为加强板，以起到减振作用，保证整车安全性；

3)另外一些加强板同时也是结构件，需要耐腐蚀功能，如挡泥板、下边梁等，其强度要求也高，要求在300MPa以上，n≥0.21；r≥13；δ≥34%，屈强比小于0.66即可。

3.5底盘类零件

用于汽车结构件、安全件和加强件，如车轮、保险杠、横梁、纵梁、座椅导轨等零件的，选用DP双相钢，其屈服强度在500MPa～900MPa，采用热处理得到80%的铁素体和20%的马氏体的晶向结构，具有低屈强比、初始加工硬化速率快、无屈服延伸、具有烘烤硬化性能；回弹大，但扩孔性能较差；也可选用TRIP相变诱导塑性钢，组织是铁素体、贝氏体和残余奥氏体，F+B+RA(5%～15%)，强度为600MPa～1000MPa，其特点是初始加工硬化指数小于DP钢，但在很长应变范围内仍保持较高的加工硬化指数，因此特别适合用于拉胀成形。

3.6热轧钢板

低合金高强度钢，利用控轧控冷、细化晶粒和沉淀强化等作用，得到优良的综合力学性能，其屈强比高、回弹大，一般随强度的提高延伸性降低。为提高冷成型性能和焊接性能，钢中的碳含量有降低的趋势，一般用在汽车大梁、横梁、传动轴管和轿车底盘零件等结构件上，一般屈服强度大于550MPa，抗拉强度在600MPa～950MPa，延伸率大于12%，冷弯直径1.5a。

3.7激光拼焊板

90年代后期，激光拼焊板开始应用到车身制造中激光拼焊板能有效地减轻车身质量和提高整车安全性，同时降低制造成本。在汽车车身上一般一个车身应用拼焊板至少可以达到20个品种的零件。

根据车身强度的不同需要，可以将不同料厚、不同材质的钢板分块组合在一起，再经过冲压成型，在保证零件成型性的前提下，产生需要的复合零件，无论从产品设计、结构、制造、物流、整车性能都是一个有效整合的过程，产生效益非同一般。

拼焊可以是不同料厚、同材质一起拼焊，同料厚不同材质一起拼焊，不同料厚、不同材质、