國內(nèi)外汽車用鋼發(fā)展情況分析

1、國內(nèi)外汽車用鋼發(fā)展情況分析第一節(jié) 國外汽車用鋼開發(fā)情況一、高強鋼板根據(jù)鋼中的合金含量可以將超高強度鋼分為低合金超高強度鋼、中合金超高強度鋼和高合金超高強度鋼。據(jù)合結(jié)鋼的物理冶金學特點可以將超高強度鋼分為低合金超高強度鋼、二次硬化超高強度鋼和馬氏體時效鋼。低合金超高強度鋼大多是AISI 4130、4140、4330或4340的改進型鋼；HY180和AF1410是典型的二次硬化型中合金超高強度鋼；高合金超高強度鋼的典型代表是馬氏體時效鋼。AISI4340是最早出現(xiàn)的低合金超高強度鋼。它于1950年開始研究，并于1955年應用于飛機起落架。通過淬火和低溫回火處理，AISI4130、4140、4330

2、或4340鋼的屈服強度可以超過1500MPa，然而缺口沖擊韌性降低。在鋼中添加12的硅可以抑制回火時-碳化物生長及Fe3C形成，提高回火溫度(260-315)來消除熱應力和相變應力以提高韌性，同時又可避免馬氏體回火脆性。坩堝熔煉Hy-Tuf和300M便是利用上述原理開發(fā)的高硅低合金超高強度鋼。1952年美國國際鎳公司開發(fā)的300M鋼是在4340鋼中添加硅和釩元素。300M鋼在300回火可獲得最佳的強度和韌性配合。通過調(diào)整碳含量和添加釩，開發(fā)了AMS6434和LadishD6AC鋼。通過對AISI4330的改進，我國開發(fā)了高性能685和686裝甲鋼。在工藝性能相當?shù)臈l件下，高性能685裝甲鋼的抗

3、槍彈和抗炮彈性能優(yōu)于目前我國大量應用的前蘇聯(lián)2和43CM裝甲鋼。在AISI4340的基礎(chǔ)上，我國還研制了高硬度695裝甲鋼，其抗穿甲彈防護系數(shù)達到1.3以上。值得注意的是，盡管以4340和300M鋼為代表的低合金超高強度鋼具有高強度，但它們的斷裂韌性和抗應力腐蝕能力較差。除了廣泛應用的AF1410等二次硬化超高強度鋼之外，為了獲得更高的強度和韌性配合，美國SRG在二次硬化鋼的物理冶金學研究基礎(chǔ)上，開發(fā)了高潔凈度的AerMet鋼。高潔凈度保證了Aer-Met100鋼(0.23 C-3Cr-11.1Ni-13.4Co-1.2Mo)具備目前最佳的強度和韌性配合。AerMet310(0.25C-2.4

4、Cr-11Ni-15Co-1.4Mo)是最近Carpenter公司在AerMet100的基礎(chǔ)上開發(fā)的高強高韌鋼。與AerMet100相同，AerMet310也是雙真空冶煉的含鎳鈷鋼，它具有良好的韌性和塑性。AerMet310的抗拉強度是2172MPa，比AerMet100高出200MPa。與Marage300 相比，AerMet310的屈強比較小，因而可在斷裂前吸收較多的塑變能量。AerMet310的比強度高于AerMet100和Malage300，甚至高于Ti-6Al-4V鈦合金。高強度的AerMet310將可能應用于下一代飛機的起落架和零件。超高強度鋼將向高性能和低成本方向發(fā)展。為了達到高

5、強度和高韌性，除了設(shè)計新型合金之外，提高潔凈度是一個重要手段。影響馬氏體時效鋼廣泛應用的主要因素是其高合金含量帶來的高價格，開發(fā)經(jīng)濟型的無鈷馬氏體時效鋼是超高強度鋼的又一重要發(fā)展方向。二、鍍層鋼板不同鍍層和鍍層厚度不同的鋼板，可以滿足不同汽車零部件的不同防腐要求。主要有鍍鋅板、鍍鋁板、有機涂層板和復合涂層板等。復合涂層板包括Zn-Cr-Fe、Zn-Ni(13%Ni)等合金涂層。鍍鋁板的開發(fā)是為了提高汽車消聲器的使用壽命。如采用12CrSiMoAl鋼板，再加鍍鋁，消音器壽命可提高34倍。目前，國外鍍層鋼板技術(shù)先進，如韓國浦項集團，為了適應汽車制造商對汽車用鋼板使用方式的變化，依據(jù)其技術(shù)上的獨特的

6、競爭優(yōu)勢，將熱鍍鋅板、冷軋板和熱軋卷板的生產(chǎn)比例調(diào)整為各占40、30和30。第二節(jié) 新一代汽車鋼板技術(shù)開發(fā)動向一、超成形性鋼板的開發(fā)此類鋼板用作耐沖擊的安全部件和車輪等旋轉(zhuǎn)部件，須兼?zhèn)鋬?yōu)良延性和擴孔性，故適當控制鋼的組織十分重要。重視延伸率（即延性）鋼板的代表是DP（雙相）鋼和TRIP（殘余奧氏體）鋼。前者雖然為傳統(tǒng)產(chǎn)品，但每當進行達780MPa、980MPa級鋼板的高強度化時，為確保獲得最佳的成形性，必須對成分及制造條件進行充分地研究開發(fā)。后者至今仍是世界性的研究對象（相關(guān)的國際研討會也頻繁召開），其延性優(yōu)良的原因是由于在形變中鋼板殘余的奧氏體（A）相變?yōu)轳R氏體（M），變形部位被強化且難以產(chǎn)

7、生縮頸，從而提高了均勻延伸率。為了確保TRIP薄板的優(yōu)良焊接性，須將其C含量控制在0.2%以下，但為了將A在室溫下殘留下來，須將A中的含量富集到1.0%左右。為此，向鋼中加入Si、Al等元素，提高滲C體的生成自由能而使之不能析出，以確保未相變A中的C含量。為了定量把握這些現(xiàn)象，最近開發(fā)的數(shù)學模型可計算出鋼中的殘余A量及其C含量，從而能用計算機進行TRIP鋼最佳制造條件的研究。如上所述，TRIP鋼因加入Si而抑制了滲C體析出，但也在鋼板表面生成了Si氧化物而延遲了熔融鍍Zn的溫潤性及合金化。最近采用了向鋼中加入Ni、Cu的新成分設(shè)計，同時解決了多個問題，相應開發(fā)了性能優(yōu)良的TRIP鍍鋅鋼板?，F(xiàn)在

8、，除了繼續(xù)開發(fā)DP和TRIP鋼板之外，不少國家都在大力開展對超細晶粒鋼的開發(fā)：不依賴于合金元素的添加，而是從再循環(huán)和節(jié)約資源的觀點，盡可能將普碳鋼的組織細化而將之高強度、高韌性化。二、兼具耐凹陷性和耐應變性外板用鋼板的開發(fā)1、日開發(fā)高加工性能的車用熔融鍍鋅高強度鋼板2006年初，日本神戶制鋼開發(fā)出了具備高加工性的“汽車用熔融鍍鋅高強度鋼板”。在表示鋼板加工性的評價指標延展性方面，此次開發(fā)的鋼板提高到了該公司以前產(chǎn)品的約1.3倍，將作為拉伸強度為590980MPa級的超高延展性鋼板，進入“神戶超高強度鋼板”產(chǎn)品線。各大汽車廠商對該產(chǎn)品給予了高度評價，并紛紛決定在2007年度以后開始量產(chǎn)的車型中采

9、用。汽車廠商既要不斷強化車體結(jié)構(gòu)，以應對日本、美國和歐洲汽車碰撞管制和分級制度嚴格化的趨勢，又要通過采取環(huán)保對策來減輕車體重量，由于目前的狀況越來越要求二者同時兼顧，因此在車體骨架部件上采用高強度鋼板已是大勢所趨。支柱（Pillar）及機件類方面對單層成形性優(yōu)異的高強度鋼板的需求，以及局部加強件（Reinforce）等方面對成形性優(yōu)異的高強度厚鋼板的需求均相當高，神戶制鋼為了滿足這種需求而開發(fā)了新的高強度鋼板。 神戶制鋼在熔融鍍鋅工序中采用了應用超微級特殊表面調(diào)整技術(shù)的新工藝，實現(xiàn)了此前熔融鍍鋅鋼板中無法采用的新成分構(gòu)成。從而得以控制住顯微組織，提高了鋼板的加工性。 新的高強度鋼板將在2006

10、年4月完成了改造調(diào)整的加古川制鐵所1號熔融鍍鋅生產(chǎn)線上進行制造。該生產(chǎn)線能制造最大板厚為3.2mm的冷軋鋼板產(chǎn)品，因此新的高強度鋼板的應用用途還將進一步拓寬。2、JFE鋼鐵開發(fā)出2種車用高張力鋼板780MPa產(chǎn)品用于鈴木汽車JFE鋼鐵面向車架構(gòu)造部件開發(fā)出了沖壓成形性能出色的1180MPa級高強度冷扎鋼板“高加工性WQ高張力鋼板”系列。新型高張力鋼板的延展性為原1180MPa級高張力鋼板的1.5倍以上，可與普通980MPa級高張力鋼板媲美，擴孔性同樣可與普通980MPa級高張力鋼板媲美。由此，繼已開發(fā)完成的780MPa級及980MPa級產(chǎn)品之后，該系列高張力鋼板又擴充了新產(chǎn)品。180MPa級高

11、張力鋼板已被應用于以輥軋成形（Roll Forming）等彎曲加工為主的保險杠及加強部件等，不過使用于需要更高級的沖壓加工成形的駕駛室周圍的車架構(gòu)造部件等時，拉伸成形性不足。因此該公司通過采用自主開發(fā)的WQ（水淬冷卻）式連續(xù)退火處理“JFE-CAL”最佳控制金屬組織，開發(fā)成功了兼具出色的延展性及拉伸凸緣性（Stretch Flange，即擴孔性）的高張力鋼板。新型高張力鋼板除出色的沖壓成形性外，還具有2大特點：（1）憑借利用WQ方式的低碳當量設(shè)計，實現(xiàn)了出色的延遲破壞特性及熔接性；（2）通過沖壓成形時高度加工硬化以及涂裝烤漆時大幅提高強度，使替代熱沖壓部件成為了可能。另外JFE還宣布，鈴木于2

12、006年1月上市的“MR Wagon”的構(gòu)造部件首次采用了“780MPa級GA高張力鋼板”。該公司與鈴木聯(lián)合開發(fā)的該高張力鋼板實現(xiàn)了2倍于原高張力鋼板的出色沖壓成形性。具體來說，在兼顧延展性和擴孔性的平衡的同時，將由成形時沖壓破損主要致因-裁切斷面產(chǎn)生的裂縫控制到了最小限度。該高張力鋼板適用于使用270MPa級鋼板的大型部件。在采用該高張力鋼板時，無需加強部件，可減輕構(gòu)造部件的重量，削減沖壓成型費及組裝工數(shù)做出貢獻。實際上，鈴木的應用實例表明，與使用270MPa級鋼板相比，可減輕25的重量。三、在中、高強度區(qū)域成形性良好的結(jié)構(gòu)用高強度鋼板方面的開發(fā)1、汽車外板用鋼種類大體上說汽車內(nèi)外板用鋼有如

13、下幾種：（1）普通低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼；（2）以Nb、Ti為碳氮化物形成元素的細化晶粒鋼和沉淀強化鋼；（3）鐵素體基上彌散分布的馬氏體復相組織強化的雙相鋼；（4）利用殘余奧氏體產(chǎn)生高延性的TRIP鋼（相變誘導）；（5）Nb、Ti固定超低碳（C20ppm）的IF鋼，是具有高r值的強化型IF鋼。2、鋼板厚度與安全性并不等價在車身的功能設(shè)計方面，車身重量的最佳化基于對安全、舒適、節(jié)能和環(huán)保四個方面要求的綜合考慮與分析。安全和舒適要求增加車身重量，而節(jié)能和環(huán)保要求降低車身重量。因此，降低車身重量受到了安全性和舒適性要求的限制。對于汽車制造商和汽車鋼板生產(chǎn)商來說，車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化都是至關(guān)重要的。鋼廠可生產(chǎn)高強度鋼板

14、以減薄車身結(jié)構(gòu)板的厚度和重量。汽車制造廠可通過改進車身結(jié)構(gòu)設(shè)計，在適當降低重量的同時，提高靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度。這樣，新的車身設(shè)計才能同時滿足社會需求（節(jié)能和環(huán)保）和開車人需求（舒適和安全）?；谝陨涎芯?，轎車車身用鋼板的主要趨勢是向減薄、高強度發(fā)展。很多消費者認為車身的鋼板厚度越大車就越結(jié)實，其實這只是一種表面上的主觀猜測。目前的汽車制造業(yè)中，使用較多的是普通低碳鋼板。低碳鋼板具有很好的塑性加工性能，強度和剛度也能滿足汽車車身的要求，因此在車身上應用很廣。為了滿足汽車制造業(yè)追求輕量化的要求，鋼鐵企業(yè)推出了高強度汽車鋼板。這種鋼板是在低碳鋼板的基礎(chǔ)上采用強化方法得到的，抗拉強度得到大幅的增強，可以在厚

15、度減薄的情況下依然保持車身的機械性能要求，從而減少了汽車質(zhì)量。譬如原來用厚度1mm鋼板做側(cè)面板，采用了高強度鋼板只需要0.8 mm。高強度鋼板還可以有效地提高車身的抗沖擊能力，并進而提高汽車的經(jīng)濟性，滿足更為嚴格的碰撞標準和排放標準。3、高強度細顆粒鋼NFG中山制鋼生產(chǎn)的高強度細顆粒鋼NFG在金融危機中需求十分旺盛，2008年已增產(chǎn)20%，由于其高利潤對企業(yè)效益起了支撐作用，2009年中山制鋼雖然減產(chǎn)，但對NFG鋼的生產(chǎn)仍保持了2008年的水平。NFG鋼的特點是在大壓下軋制后快冷使結(jié)晶粒徑微細化，從而保證強度和粘性同時提高。NFG鋼的結(jié)晶粒徑不到普通鋼材的13，由于結(jié)晶粒徑小，其結(jié)晶結(jié)合力就強

16、，強度和韌性也就高。用NFG鋼生產(chǎn)汽車部件用鋼板，其厚度可減少到原來的12左右，并使Si、Mn等合金元素的添加量減少到原來的12，不僅有利于汽車輕型化節(jié)油，還有利于節(jié)約鐵合金。4、強化汽車鋼板競爭力新技術(shù)韓國現(xiàn)代HYSCO公司已經(jīng)成功開發(fā)出生產(chǎn)汽車用鋼板的新型熱沖壓方法,并計劃明年將該新方法應用于汽車鋼板生產(chǎn)線進行批量生產(chǎn)汽車鋼板,從而強化其汽車鋼板生產(chǎn)的競爭力。一旦新熱沖壓方法,即對軋制過程后加熱的鋼板進行淬火的方法應用于該公司汽車鋼板生產(chǎn)線,可以將鋼板強度提高35倍,由此有助于降低汽車重量和改進汽車的燃油效率。在歐洲,采用這種方法生產(chǎn)的汽車鋼板消費量每年都增長20%。連同拼焊板技術(shù)和液壓成

17、形技術(shù),應用新熱沖壓方法到汽車鋼板生產(chǎn)線中,將有助于提高現(xiàn)代HY-SCO公司未來汽車鋼板競爭力。作為肯定可以提高現(xiàn)代HYSCO公司汽車鋼板競爭力的計劃的一部分,該公司和日本JFE鋼鐵公司從熱軋帶鋼階段開始合作,正在開發(fā)ES35鋼板,該鋼板是通過對含有非凡成分,如金屬鈦的鋼板進行熱處理生產(chǎn)出來的,從而可以改進汽車鋼板的塑性。四、超高強度區(qū)域加固部件用高強度鋼和熱沖壓部件的開發(fā)1、汽車車身用超高強度鋼薄板汽車超高強度鋼（AHSS）薄板是現(xiàn)代轎車車身制造過程中的首選材料。使用該材料后，車身重量會下降20%左右，整車重量會下降3至5%，轎車的燃油消耗下降2%左右，轎車的廢氣排放情況也會有所改善。新材料

18、及其相應新工藝中的制定板材技術(shù)、智能化沖壓技術(shù)和激光技術(shù)等，使現(xiàn)代車身制造技術(shù)產(chǎn)生了一個新的飛躍。 在汽車車身制造的發(fā)展進程中，早期的汽車車身是使用低強度鋼薄板（如A1、A2、A3鋼板），屈服強度少于210MPa。后來，大多數(shù)汽車車身都使用高強度鋼板（如HSS鋼，包括CMN、HSLA、BH、HSSIF鋼等），屈服強度在210Mpa至550MPa之間。近幾年，有些汽車開始采用超高強度鋼薄板（AHSS鋼中M、DP、TRIP、CP鋼），其屈服強度在550MPa至1200MPa之間。目前全世界擁有6.25億輛汽車，這成為大量能源的消耗，大量產(chǎn)生排放和噪音，造成環(huán)境污染的主要源頭。在汽車制造中采用超高強

19、度鋼薄板，是解決汽車車身自重大、噪音大、油耗高、回收利用率低、成本高等難題的有效途徑之一。性能和選用汽車車身用超高強度鋼薄板，主要是指AHSS鋼，包括：雙相鋼（DP）、相變誘導塑性鋼（TRIP）、復相鋼（CP）和馬氏體鋼（M）。這類鋼主要通過相應的相變來強化組織結(jié)構(gòu)，達到相對的超高強度（強度范圍500至1500MPa），并且具有較高的疲勞強度、成型塑性、碰撞吸收性能、高的減振減重潛能和低的平面各向異性等優(yōu)點。汽車車身用超高強度鋼薄板，一般包括雙相鋼（DP）、相變誘導塑性鋼（TRIP）、復相鋼（CP）和馬氏體鋼（M）。DP鋼主要的組織是鐵素體和馬氏體或奧氏體，其中馬氏體含量在5%至20%之間。強

20、度為500至1200MPa,并具有低的屈強比、高硬化指數(shù)、高加工硬化指數(shù)、高烘烤硬化性能，而沒有屈服延伸和室溫時效等優(yōu)點。DP鋼一般用于制造高的強度、高的抗碰撞吸收、易成型、要求嚴格的零件，如車輪輪轂、保險杠、懸掛系統(tǒng)和加強件，也可用在汽車的內(nèi)外板等零件上。DP鋼主要成份是C和Mn，也可適量加CrMo，使C曲線右移，避免冷卻時析出珠光體和奧氏體。TRIP鋼主要組織是鐵素體、奧氏體和殘留奧氏體。主要成份是C、Si和Mn，其中Si作用是抑制貝氏體轉(zhuǎn)變時滲碳體析出。屈服強度為600至800MPa。與其他同級別的高強度鋼相比，TRIP鋼的最大特點是兼具高強度和高延伸性能，可沖制較復雜的零件；還具有高碰

21、撞吸收性能，車身一旦遭遇碰撞，通過自身形變來吸收能量，而不向外傳遞，常用作汽車的保險杠、汽車底盤等。此外，它還具有優(yōu)良的高速力學性能和抗疲勞性能，主要用于汽車結(jié)構(gòu)件及其加強件、以及拉延深的汽車零件，如機油盤、車門、罩殼等。CP鋼主要組織是細小的鐵素體和高比例的硬相（馬氏體、貝氏體），含有NbTi等元素。CP鋼同TRIP鋼的冷卻模式相同，屈服強度為800至1000MPa，具有較高的吸收性能和吸收擴孔性能，特別適用于制作車門、防撞桿等零件。M鋼主要組織是通過高溫的奧氏體組織快速淬火，轉(zhuǎn)變?yōu)榘鍡l馬氏體組織，含有較高的C、Mn、Si、Cr、Mo、B、V、Ni等合金元素。其最高屈服強度可達1500MPa

22、，是超高強度鋼中強度級別最高的鋼種，主要用于成型要求低的車身零部件，代替管狀零件，減少制造成本。2、車身用超高強度鋼-熱成形鋼（一）熱成形的工藝原理將初始強度為500600MPa的鋼板加熱到奧氏體溫度范圍（850），然后在壓機上沖壓成所需形狀，同時以2030 /秒的冷卻速度進行淬火，保壓一段時間以保證充分淬透，最后零件隨室溫冷卻，成形后的零件的強度可以達到1500MPa左右。（二）優(yōu)點得到超高強度的車身零件；減輕車身重量約20% （零件減薄和加強板數(shù)量的減少）；提高車身安全性（特別是側(cè)碰性能）、舒適性；改善沖壓成形性；控制回彈，提高零件尺寸精度；零件外形設(shè)計簡單；提高焊接性、表面硬度、抗凹性和

23、耐腐蝕性。超高強度鋼的沖壓成形多為以彎曲（如帽形）為主體的加工。為了提高鋼板的彎曲性能，控制鋼組織的均勻性十分重要，故利用組織控制開發(fā)了彎曲優(yōu)良的超高強度鋼，且為了滿足最近對更復雜開頭部件用超高強度鋼的要求，利用高度的組織控制，實現(xiàn)了DP系延性重現(xiàn)型和延性擴孔性平衡型鋼板的實用化。在使用超高強度鋼的汽車零部件上，常擔心因氫脆而產(chǎn)生斷裂。雖然對氫脆的機理尚未充分了解，但已確認若鋼中的擴散性氫超過了由鋼的強度、組織、應力狀態(tài)決定的極限氫含量，就會產(chǎn)生裂紋。為了改善鋼的耐氫脆性，可增加V的碳（氮）化物等析出物和母材的共格界面以及晶界等截獲氫的位置，利用熱處理延伸晶粒。另外，若含有殘余的鋼板因加工（形

24、變）而生成M，則會因鋼中產(chǎn)生的應力場而增大其延遲斷裂敏感性。最近提出的薄板用耐氫脆性能的評價方法，有可能成為將來研究延遲斷裂的有效手段。對于超高強度部件的制造，除沖壓、軋制成形外，還有用低強度鋼板成形后再淬火，回火等方法。因為在室溫的成形有形狀凍結(jié)性差，金屬模磨損，以及成形部件淬火造成的開頭不良等問題，因此，最近受到關(guān)注的是以下熱沖壓超高強度部件制造方法。這種方法是，首先加熱鋼板至相變點以上，再在沖壓加工工序利用金屬模的散熱進行模壓淬火。其特點是同時提高了部件強度和形狀凍結(jié)性。作為在熱沖壓部件上附加耐蝕性的方法，使用了鍍Al鋼板。雖然Al的熔點僅660，在將熱沖壓鋼板加熱至A3點以上會熔化，但

25、因適當控制加熱速度而進行了鋼板表層Fe-Al的合金化，從而抑制了Al鍍層的熔融，故部件能在固態(tài)下沖壓成形，且產(chǎn)品耐蝕性優(yōu)良，還省略了非鍍層鋼板需消除氧化鐵皮的工序。3、寶鋼在國內(nèi)率先研發(fā)出熱沖壓用超高強度鋼板2007年11月，寶鋼在國內(nèi)率先試制出的用于生產(chǎn)汽車零件的熱沖壓用鋼板，發(fā)往用戶試用后，反響良好。這將使寶鋼超高強度汽車板的應用前景更加廣闊。在保證安全性的前提下，選用強度等級較高的鋼板作為汽車車身、零件等用材，可有效降低汽車重量，達到節(jié)能的目的。隨著強度等級的不斷提高，鋼板沖壓成形性能也相應降低，因此，一般的超高強度鋼板往往只能用來制造一些形狀簡單的零件，應用受到限制。由于熱沖壓用鋼板在

26、交付汽車廠時，強度相對較低，但在沖壓成形后或沖壓成形過程中進行特殊的熱處理，可使最終產(chǎn)品實現(xiàn)高強度化，滿足汽車高強度、輕量化的發(fā)展要求。熱沖壓用鋼板成為提升汽車零件強度、減重節(jié)能的理想選擇。寶鋼從2005年底開始熱沖壓用鋼板的研發(fā)。鑒于用其生產(chǎn)的汽車零件將用于B柱、車門防撞桿等涉及汽車碰撞安全性的關(guān)鍵部位，其成分設(shè)計及生產(chǎn)工藝均有特殊要求。為此，寶鋼研究院的科研人員進行了前期實驗室系統(tǒng)研究，為這一鋼種的研發(fā)打下了扎實的基礎(chǔ)。隨后，他們與寶鋼分公司制造部、熱軋廠、冷軋廠以及銷售中心和知識資產(chǎn)部組成了課題組,經(jīng)過共同努力，于去年試制出第一批產(chǎn)品。經(jīng)測試，實物水平達到了國外同類產(chǎn)品水平，并先后通過了

27、國內(nèi)及國外某些知名零部件廠商的認證，進入批量供貨階段。五、鋼鐵材料的高強度化對于車體輕型化，高強度鋼材起著重要作用，其使用比率逐年增加。1980年使用比率為10%左右，1990年近35%，2000年增至近50%。最近，高強度鋼材使用比率進一步上升。汽車用高強度鋼板是根據(jù)其實際用途而采用各種強化機理而生產(chǎn)的。傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)用高強度鋼是以添加各種合金成分的固溶強化型和析出強化型高強度鋼為主流，對于要求更高強度，則使用組織強化型高強度鋼。作為車體結(jié)構(gòu)用材料，抗拉強度為440MPa級為目前的主流，但最近研發(fā)的車型多采用590MPa級，一些部位實事上已應用980MPa級的材料。汽車表面用鋼板。對于汽車面板

28、，設(shè)計上要求具有高的加工性，使用以添加P和Mn的超低碳鋼為主的IF（無間隙原子）鋼、強度達到440MPa級的高強度鋼或烘烤研化（BH）鋼板。汽車車體用鋼板。由于融食鹽引起腐蝕問題，上世紀80年代北美和歐州對鋼板進行防銹處理比率上升，并開發(fā)、使用各種防銹鋼板，但現(xiàn)在考慮到成本和全球性供貨，采用熱鍍鋅（GI）和合金化熱鍍鋅（GA）鋼板的比重在增加。盡管高強度熱鍍鋅鋼板存在因母材中添加碳、硅、鋁等多種合金成分，導致鋅潤濕性降低而不能鍍鋅等問題，但現(xiàn)在還在開發(fā)強度達780MPa級的GI和GA鋼板。汽車用棒材和線材。汽車發(fā)動機、驅(qū)動系統(tǒng)和車輪部分使用的棒材和線材近年來向高強度化發(fā)展，其中螺栓、懸簧、驅(qū)動

29、系統(tǒng)用材料高強度化尤為顯著，但由于腐蝕等原因，滲入鋼中的微量擴散性氫集中在晶界等處，這些材料會出現(xiàn)“延遲斷裂”問題。所謂延遲斷裂，指的是經(jīng)過熱處理的高強度鋼在數(shù)秒以至幾十年后突然破壞的現(xiàn)象。為防止延遲斷裂，采取了通過熱處理以控制晶界析出物，使晶界強度不致惡化等措施。懸簧用材料。此種材料設(shè)計應力目前正從傳統(tǒng)的1000MPa級向1200MPa1300MPa級的高強度化方向發(fā)展。在實現(xiàn)懸簧高強度化的過程中，還要考慮到永久變形性、疲勞強度、腐蝕環(huán)境下的疲勞壽命等因素。齒輪用鋼。為了變速機的輕型化和增大發(fā)動機功率，解決齒輪損傷已成為重要研究課題。為此，汽車制造廠對齒輪用鋼進行二硫化鉬的燒涂等潤滑處理。為

30、降低成本和提高可靠性，汽車制造商希望開發(fā)出高強度和無需潤滑處理的材料。1、激光堆焊應用-表面耐磨處理為了獲得高強度或超高強度性能，通常在成型期間對汽車零部件進行壓力硬化處理。奧地利格拉茨理工大學的模具與成型研究所進行的“Cool Tool”項目正是進行了這方面的研究。這套方案包含了一套對壓力硬化過程進行低溫回火的模具加工系統(tǒng)，這個系統(tǒng)利用經(jīng)過改進的技術(shù)，可以更加經(jīng)濟地對硼化合金鋼進行壓力硬化處理。冷卻通道的幾何形狀就像網(wǎng)絡(luò)一樣布滿于模具內(nèi)部，從而優(yōu)化了冷卻與加熱能力，縮短了加工周期。模具通常采用球墨鑄鐵材料制成，其成本很低，而且便于進行二次加工，但是存在表面強度低、耐磨性差等問題，所以有必要在

31、承受高載荷區(qū)域覆上一層高硬度材料，激光粉末堆焊就可完成這個操作。事實證明，激光粉末堆焊是一種很好的完成此種工藝的方法。通快激光系統(tǒng)公司也進行了此種工藝的研究，并且開發(fā)出了金屬粉末直接沉積設(shè)備(Direct Metal Deposition，DMD)。在這種工藝中，金屬粉末以與激光光束同軸的方向被送入工件表面激光熔池中，而不必對工件進行預熱。金屬粉末與基體材料一起形成了高強度的耐磨冶金混合物。與傳統(tǒng)的燒結(jié)方法相比，激光粉末沉積有著無可比擬的優(yōu)勢：熱輸入量小，硬度增加而且表面裂紋減少；涂層內(nèi)部硬度有限分布，摩擦系數(shù)好；基體材料變形微乎其微，殘余應力在成型中不會導致裂紋。而且激光粉末沉積完全可以用于

32、自動化生產(chǎn)。2、三維激光切割-無可替代的方法切邊是對高強度鋼的另一項挑戰(zhàn)。三維激光器切割適用于成型鈑金件的切邊，特別是對于強度高達1500MPa的鋼板，因為沒有其他的加工方法可以替代。在這種情況下，用戶就沒有必要對昂貴的沖壓設(shè)備和剪裁設(shè)備進行投資。因為在加工這些高硬度的材料時，傳統(tǒng)設(shè)備的沖?；蛘叩毒叩氖褂脡勖鼤蟠罂s短，而激光切割就不必考慮這些問題，還具有安裝時間短、可靈活更換產(chǎn)品或樣品生產(chǎn)等優(yōu)點。通快的三維激光產(chǎn)品TruLaserCell已應用于大眾帕薩特B側(cè)圍的切割，當然包括切邊。B側(cè)圍由高強度鋼熱成型而成，其硬度很高而且要承受很大的應力。高強度鋼所制的B側(cè)圍增加了耐沖撞力，提高了汽車的安

33、全性。這也是盡管高強度鋼的成本較高，可是汽車制造商還是愿意使用的原因?？偨Y(jié)：激光技術(shù)為加工處理高強度鋼開啟了一條新渠道，提高了經(jīng)濟效益。預計未來激光技術(shù)還將對汽車設(shè)計產(chǎn)生巨大的影響。六、降低成本材料1、非調(diào)質(zhì)材料采用棒材和線材作原料的構(gòu)件，多數(shù)加工后需要進行淬火和退火等熱處理。以降低成本為目的，令人關(guān)注的是開發(fā)可省略這種熱處理的高強度非調(diào)質(zhì)鋼材，但這種材料經(jīng)過鍛成形后晶粒粗大，韌性難以得到保證。因此，采取添加V和TiN獲得微細奧氏體的方法和分散MnS確保必要韌性的方法，以獲得非調(diào)質(zhì)材料。2、新涂漆鋼板歐洲汽車制造廠采用涂覆樹脂（含有鋅粉等防銹顏料）的鍍鋅鋼板作汽車外板。它具有極強的防銹性能，用

34、作車體材料時12年內(nèi)不會發(fā)生穿孔。此外，采用傳統(tǒng)鋼板時，為確保防銹能力，必須在門內(nèi)側(cè)邊緣部位人工噴漆大量樹脂進行密封。采用新涂漆鋼板可省略這一工序，從而大幅度降低人工費和材料費，使成本大幅降低。第三節(jié) 國內(nèi)汽車用鋼新材料，新品種的用途以及工藝要求一、熱軋酸洗涂油板其表面質(zhì)量、厚度公差、加工性能較好，可以替代車身覆蓋件和以往用冷軋板生產(chǎn)的汽車零部件，由此降低原材料成本10%左右。目前，韓國浦項有2條年產(chǎn)100萬噸的熱軋酸洗涂油板生產(chǎn)線，產(chǎn)品厚度最薄為1.2mm。寶鋼的熱軋酸洗生產(chǎn)線明年初建成投產(chǎn)。二、高強度IF鋼板在IF鋼的基材里略微增加Mn、P和Si的含量，或是其他不同元素的含量，可以在保持良

35、好成型性的同時，提高其機械強度和抗拉強度。所以采用高強度鋼板、減薄厚度，是汽車減重、節(jié)能、安全、環(huán)保的重要手段和方向，（汽車自重每降低1%，燃油消耗下降0.6%1.0%）。由國際鋼鐵協(xié)會組織開發(fā)成功的ULSAB超輕結(jié)構(gòu)車身計劃使用高強度板的比例高達91%。在寶鋼1550冷軋的產(chǎn)品中，高強度鋼已占相當比例。三、烘烤硬化鋼板這種加工性能良好而強度較低的鋼種，經(jīng)涂漆、烘烤后，能提高屈服強度，具有良好的抗凹性能。它的應用，可以減薄零件，減輕本身自重。武鋼、寶鋼都在開發(fā)此類鋼種。四、鍍層鋼板不同鍍層和鍍層厚度不同的鋼板，可以滿足不同汽車零部件的不同防腐要求。主要有鍍鋅板、鍍鋁板、有機涂層板和復合涂層板等

36、。復合涂層板包括Zn-Cr-Fe、Zn-Ni(13%Ni)等合金涂層。鍍鋁板的開發(fā)是為了提高汽車消聲器的使用壽命。如采用12CrSiMoAl鋼板，再加鍍鋁，消音器壽命可提高34倍。目前我國轎車所用鍍層板多為進口。五、激光拼焊鋼板現(xiàn)代汽車為了增加整車剛性，減少零件數(shù)目，將幾個零件復合成一個零件。于是，剪裁拼焊汽車沖壓毛坯的先進制造技術(shù)應運而生。這種制造工藝是為了滿足轎車沖壓底板所需的寬度板材，車頂覆蓋件和車底板所需冷軋深沖。寬面板的最大寬度為1950mm，我國全部依賴進口，現(xiàn)已發(fā)展成不同厚度和不同強度級別的鋼板以及不同表面處理的鋼板，剪裁拉薩焊在一起。這樣，一個大型沖壓構(gòu)件可以用拼焊毛坯來制造，

37、從而簡化了沖壓、焊接工藝，提高了沖壓件質(zhì)量，又降低了其成本。這種制造工藝通常采用激光拼焊手段，寶鋼“用戶技術(shù)研究中心”已開始該項焊接工藝及性能的研究。六、減震鋼板國外廣泛應用于汽車發(fā)動機罩、油底殼和發(fā)動機隔板，以減少噪音。寶鋼已經(jīng)試產(chǎn)，一汽已經(jīng)使用。復合板的基板采用電鍍鋅板，板厚0.9mm。七、軋輥激光毛化軋輥激光毪化是近期開發(fā)的新的毛化技術(shù)，意在改善深沖板的表面質(zhì)量，提高其沖壓和涂漆性能。經(jīng)過激光毛化技術(shù)處理的鋼板表面微坑分布均勻，且形貌可通過激光加工參數(shù)進行調(diào)整和控制。還可以有效減少板卷間接觸面積，防止或減少退火時板卷層間擴散現(xiàn)象，有益于改善板材質(zhì)量。寶鋼已在進行這項工藝技術(shù)的開發(fā)。總體而言，高強度鋼、超高強度鋼、先進高強度鋼等鋼鐵材料發(fā)展，已表現(xiàn)出強大的可應用性，在某些方面又有反替代鋁合金和鎂合金的趨勢。這些新材料都將是中國汽車材料研究和應用的方向。汽車用鋼的發(fā)展趨勢是：降低排放、降低成本，提高舒適性、安全性。汽車用鋼輕量化是重點研究方向。汽車用鋼的發(fā)展著重于以下幾個方面：表面處理鋼板（鍍鋅板，合金化表面處理板等）用量日益