汽车用钢材新趋势

为降低汽车自重，正越来越多地采用铝合金或非金属材料，这对钢铁材料构成了严峻挑战，从上世纪90年代中期开始，世界范围内的钢铁企业纷纷联手应对，其中以ULSAB系列项目最为著名，该项目的试验成功，通过材料开发及相关工艺技术的开发应用，使钢铁材料在汽车工业中的龙头地位得以稳固。
1  汽车高强度钢板的定义和分类

　　对于高强度钢板，目前尚无统一的定义和分类方法，以下是部分国家和组织对于高强度钢板的定义和分类。

1.1  国内

　　国内对汽车用高强度钢板倾向于分为两类：

　　普通高强度钢板  抗拉强度或屈服强度相对较低，或采用传统工艺或传统工艺少许改进即能生产出来高强度钢板。如烘烤硬化钢板、含磷钢板、高强度IF钢板以及HSLA钢板等。

　　先进高强度钢板  需要采用先进设备及工艺方法才能生产出来的钢板，如双相钢板（DP钢板）、复相钢板（CP钢板）、相变诱发塑性钢板（TRIP钢板）和马氏体钢板（M钢板或Mart钢板）等。

1.2  日本

　　将抗拉强度不低于340MPa的冷轧钢板和抗拉强度不低于490MPa的热轧钢板通称为高强度钢板（HSS）。

1.3  德国（BMW）

　　高强度钢板（HSS）  屈服强度高于180MPa（包括180MPa），低于300MPa的钢板。

　　先进高强度钢板（AHSS）  屈服强度高于300MPa（包括300MPa），低于600MPa的钢板。

　　超高强度钢板（UHSS）  屈服强度高于600MPa（包括600MPa）的钢板。

1.4  ULSAB组织

　　ULSAB组织将高强度钢板分为两类：屈服强度为210～550MPa的钢板定义为高强度钢板（HSS）；屈服强度大于550MPa的钢板定义为超高强度钢板（UHSS）。

1.5  国际钢铁协会（IISI）

　　把高强度钢板从定性概念上定义为高强度钢板（HSS）和先进高强度钢板（AHSS）。

2  高强度钢板的品种介绍

2.1  普通高强度钢板

　　（1）高强度IF钢板  是在IF钢的基础上，添加不同类型的强化元素（如固溶强化元素P、Mn、Si）和适当的轧制工艺控制，使钢材在保证良好塑性和冲压性能的同时，拥有较高的强度，满足复杂形状轿车冲压件性能要求。

　　（2）烘烤硬化钢板（BH钢）  包括IP钢烘烤硬化钢板和低碳烘烤硬化钢板两种。特点是钢板冲压成形前具有较低的屈服强  度，通过冲压成形后的涂漆烘烤工艺使钢板的屈服强度增加。

　　（3）含磷钢板  利用磷在钢中的固溶强化作用进行强化。含磷钢板可以用来冲制一些形状比较复杂的汽车冲压件。

　　（4）超低碳含磷钢板  特点是具有良好的深冲性、塑性和韧性，P、Mn、Si等元素的固溶强化作用保证了其强度。

　　（5）各向同性钢板（IS钢）  冷轧各向同性钢属于低碳微合金钢，主要用于汽车外板，目前在欧洲已商品化，产品大类分为冷轧普板、电镀锌、热镀锌和热镀锌合金化产品，这类产品主要在欧洲系列车型上使用较多，日系汽车很少使用。

　　（6）低合金高强度钢板  汽车用热轧低合金高强度钢板，也称为F－P型低合金高强度钢板，在现代热轧低合金高强度钢板中，藉助添加合金元素而使钢得以强化的主要机制有晶粒细化、析出强化、固溶强化甚至相变强化等。

2.2  先进高强度钢板（AHSS）

　　（1）双相钢  DP钢基体为软的铁素体，在其上分布硬质的马氏体，两者分别确定材料的低的屈服强度和高的抗拉强度。双相钢还具有低的屈强比、高的加工硬化指数、高的烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点。一般用于需高强度、高的抗碰撞吸收能且成形要求也较严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系  统及其加强件等，随着钢种性能和成形技术的进步，DP钢也大量用于汽车的内外板零件。

　　（2）贝氏体钢板  热轧贝氏体钢有贝氏体双相钢（F＋B）和贝氏体钢（B）。其主要添加元素为Si、Mn、Nb、Cro其重要特性是具有优良的翻边性能，很适合冲压汽车支撑部件类要求厚度较大、尤其是翻边性能良好的部件。

　　（3）相变诱导塑性钢  TRIP钢具有高延伸率的本质是应变诱发残余奥氏体转变为马氏体，同DP钢相比，TRIP钢的起始加工硬化指数小于DP钢，但是TRIP钢的加工硬化指数在很长的应变范围内仍保持较高，特别适合要求具有高胀形性能的情况。

　　（4）复相钢  CP钢的组织特点是细小的铁素体和高比例的硬相（马氏体、贝氏体），而且通过析出强化而得到进一步的强化，含有Nb、Ti等元素，具有高的冲击能量吸收能力和好的扩孔性能，特别适合于车门防撞杆、保险杠和B立柱等安全零件。

　　（5）马氏体钢  马氏体钢的生产是通过高温的奥氏体组织快速淬火转变为板条马氏体组织，其最高强度可达1500MPa，是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。主要用于成型要求不高的车门防撞杆等零件代替管状零件，减少制造成本。

2.3  近几年发展起来的钢板新品种

　　（1）热冲压钢板  近年开发了材料的热冲后进行热处理的新技术。这种技术应用于可以热处理强化的钢板，例如含B钢板，将其加热到900℃左右进行冲压成形，大幅度降低了成形抗力，提高了材料的成形能力。冲成零件后，立即利用余热进行淬火处理。目前处理后的抗拉强度可以达到1500MPa左右。处理完的零件需进行喷丸处理，以去除氧化铁皮，改善表面质量。

近年来生产上普遍采用的是带有Al-Si预涂层的钢板，可以在热冲压前的加热过程中避免氧化，热冲压后表面形成Fe－A1－Si合金化层，零件无须喷丸清理，可直接涂装，并且零件的形状精度较好。典型牌号有Arcelor的Usibor 1500P和预涂层的22MnB5等。

　　（2）TWIP钢  TWIP钢的最大特点是强塑积高，可以达到50000MPa％，为TRIP钢的2倍以上。TWIP钢可以象DDQ级冲压板一样，冲压出复杂形状的零件，但强度却要高出2～5倍；其抗拉强度与热处理钢相当，而塑性却较热处理钢高10倍以上。

　　TWIP钢的塑性变形的主要机制是位错滑移，这会导致非常剧烈的加工硬化，从而导致TWIP钢非常强的加工硬化能力和非常大的延伸率。这种性能即使在高应变速率下仍然保持着，因而在撞击等高应变过程中，可以保证汽车非常高的安全性。

3  高强度钢板在汽车上的应用情况

　　在日本，高强度钢板应用比例的提升已经成为新车型规划的重要内容（新车型推出周期为2～3年），在新车型筹划阶段开始即对相应的高强度钢品种进行充分试验，以保证在新车型推出时，同步实施高强度钢板在各类  零件上的应用。在2000年前后，日本的汽车公司已经将DP和TRIP钢用于量产汽车。

　　宝马汽车公司为满足欧洲被动安全法规要求，在2005年推出的新车型中大幅度提高了高强度钢板的应用比例，图1（a）、（b）为1999和2005年投产车型用材强度的变化情况。

　　图2为FIAT最新开发车型高强度钢的应用部位及比例，其熊猫车型高强度钢应用比例从2003年的52％提高到2005年的67％。

　　为适应日趋严格的安全法规的要求，欧洲和美国有越来越多的加强类零件采用热冲压成形制造。致使热成形用钢板的需求量快速增加，2004年，欧洲热冲压成形用钢板的用量为6～8万吨，预计2008～2009年，这一数字将增加到30万吨。美国和日本也有同样的趋势。预计2004～2009年间，世界范围内将新建20条以上的热冲压生产线。

　　热冲压成形工艺非常适合于制造加强梁、防撞杆及保险杠等在发生冲撞时能够起到约束变形作用的被动安全件。专家预测，这种零件的应用将不断增加，图3为可利用热冲压成形工艺成形的汽车零件。

4  结语

　　与国外汽车高强度钢板的应用相比，国内自主开发的车型，无论在高强度钢板的应用强度级别，还是应用比例方面，都存在着较大的差距，当然，在高强度钢板的研制和生产方面，差距也是比较明显的，这就需要汽车企业与上游的钢铁企业共同努力，加强更具长效和实效机制的技术合作，以下游需求带动上游开发，以上游开发促进下游应用，上下**业携手共进，必将有力推动两个行业的发展和技术进步，使高强度钢板在汽车上的应用效果和比例迈上一个新的台阶。
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德国人用屈服强度，日本人用抗拉强度，同一种钢材，抗拉强度数值比屈服强度数值大54~67%。
都是各自的标准。若比较强度数据的话，要在两者之间换算一下：对于碳钢，一般，屈服强度/抗拉强度=0.6~0.65。
同一种钢材，强度都是一样的，但有不同指标表示钢材机械性能，对拉伸而言，屈服强度是把材料拉变形用的力，而抗拉强度是把材料拉断用的力。
关于屈服强度和抗拉强度。可以简单地这样看，一是把钢板砸一个坑，一是把钢板砸一个洞，前者施加的力可以等效为屈服强度，后者施加的力可以等效为抗拉强度，你想想，砸一个坑用的力大，还是砸一个洞用的力大？

http://auto.qq.com/a/20081206/000031_1.htm
安全篇：马自达MAIDAS车身/碰撞安全解析
http://auto.QQ.com　 2008年12月06日图2：在发生正面碰撞的应对措施方面，新马自达6的前纵梁更加笔直，并且加大了断面面积，前纵梁采用了980Mpa级别的超高强度钢板加强。图3：新马自达6车身底板增加了六条由超高强度钢制成的分散轨道与确保撞击能量的快速分散与吸收，使得车辆在正面撞击时，最大限度地减少乘员舱的车体变形。

要达到“吸能&分散”的原则不仅仅需要车身结构的优化设计，在车身结构部件上还需要采用强度更高的高强度钢板来起到抑制变形和传递能量的作用。高强度钢板的大量使用不仅可以降低钢板厚度，减轻重量同时还可以增加车体强度和刚性。因此这已经成为新款车型重要的车身特点。从马自达官方公布的高强度钢板用量分布可以知道在新马自达6的车身结构中，高强度钢使用率大幅提高，并且大量采用了980Mpa以上超高强度钢，整车最高屈服强度钢板等级更是推至1480Mpa。新马自达6的车身结构中使用了590，780，980和1480Mpa级别的高强度钢板和超高强度钢板，其中1480Mpa级别的超高强度钢板在中级轿车车身结构中还非常少见。[注：钢板屈服强度分类标准：高强度钢HSS（210-550Mpa），超高强度钢UHSS（550Mpa以上）]图5：从马自达官方公布的高强度钢板用量分布可以知道在新马自达6的车身结构中，高强度钢使用率大幅提高，并且大量采用了980Mpa以上超高强度钢。图6：新马自达6的车身结构中使用了590，780，980和1480Mpa级别的高强度钢板和超高强度钢板，其中1480Mpa级别的超高强度钢板在中级轿车车身结构中还非常少见。

从马自达发布的车身结构材质分布图可以看出，新马自达6的前围板，侧围板，A柱，底板加强横梁等关键车身部件均采用980Mpa屈服强度以上的超高强度钢，其中A柱甚至采用了1480Mpa超高强度钢，这一强度级别的材质用于复杂的A柱结构设计中，在众多其他竞争对手中还凤毛麟角。在新马自达6的侧面车身中，对于防止侧面变形至关重要的B柱和侧围板同样采用了1480Mpa级别的热冲压超高强度钢板加强，前纵梁则是采用了980Mpa级别的超高强度钢板加强。在车门内部的侧面防撞杆同样采用980Mpa级别以上的超高强度钢板制成。图7：新马自达6的前围板，侧围板，A柱，底板加强横梁等关键车身部件均采用980Mpa屈服强度以上的超高强度钢。

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从日产官方公布的高强度钢板用量分布可以知道在新天籁的车身结构中，390Mpa以上的高强度钢使用率达到60%，并且大量采用了980Mpa超高强度钢。[注：钢板屈服强度分类标准：高强度钢HSS（210-550Mpa），超高强度钢UHSS（550Mpa以上）]
   从北京车展上展出的新天籁车身结构中，我们可以看到新天籁的前后保险杠，前纵梁，前围板，侧围板，A柱，底板加强横梁等关键车身部件均采用550Mpa屈服强度以上的超高强度钢，前后副车架与部分加强结构部件则使用了390Mpa屈服强度的高强度钢。在新天籁的侧面车身中，对于防止侧面变形至关重要的B柱采用了超高强度钢板的加强。在车门内部，还设计了两条同样由超高强度钢板制成的侧面防撞杆抑制车门的变形。图6：新天籁的前后保险杠，前纵梁采用550Mpa屈服强度以上的超高强度钢，前副车架则使用了390Mpa屈服强度的高强度钢新天籁的前围板，侧围板，A柱，B柱，底板加强横梁等关键车身部件均采用550Mpa屈服强度以上的超高强度钢图8：车身底板中六条由超高强度钢制成的分散轨道清晰可见，其中还附加有加强结构部件（桔红色部分）

迈腾的HSB(High-Strength Body)高强度车身在国内B级车中首次采用热成型技术。迈腾的车身钢板一共有五种类型：热成型钢板、特高强度钢板、超高强度钢板、高强度钢板和普通钢板，迈腾车身70%以上采用高强度钢板，其中国内B级车首次使用的热成型钢板占总钢板的16%。高科技的热成型钢板具有质量轻、刚度高的特点，抗拉强度达到1000Mpa以上，碰撞过程中变形很小，并且能够在碰撞的瞬间将碰撞产生的能量分散、传递出去，保证车身变形较小。迈腾车身上，热成型钢板主要应用于前底板和车门加强梁以及A柱和B柱等重要部位，在发生撞击时，尤其在正面和侧面撞击时，可有效减少驾驶舱变形，保护驾乘人员的安全。

迈腾的车身钢板是不等厚的，在需要特殊保护的部位钢板厚度加强，以最大限度的满足强度要求，而对强度要求比较低的部位的钢板则相对较薄一些，以减轻车身重量。这些不等厚的钢板，迈腾通过先进的激光焊接技术将其连接，42米长度的超长激光焊接车身，让迈腾成为这一领域的老大。激光焊接技术与点焊的区别，就像拉链与扣子的区别，一排拉链保证了材料各处受力均匀，而扣子则只是在连接处受力，所以激光焊接车身比点焊更能提高车体的抗弯抗扭刚度，而且还能显著改善车内异响、噪音和震动。

新君威良好的车身结构设计，采用最大屈服强度高达1250Mpa钢材和大量高强度钢板，应用车顶激光焊接技术等等技术指标都达到最新一代中级轿车车身制造的标准。

第八代雅阁
第八代雅阁高强度钢板使用比例为48%，其中590号特种高强度钢板使用比例高达42%，与七代雅阁相比整车扭转刚度增加了20%，后部垂直刚度增加了33%，前悬架支撑点刚度增加了36%。第八代雅阁全面提升了车身构架中高强度钢板的使用量，从上一代的13％增加到48％，特别是590号钢材的用量相比以往提高了3倍，比重占到42％，其主要用于乘员舱（据专家介绍，590钢板常用军工产品）。因而，整车的扭转刚度由此比上代提高了20％，后部垂直刚度提高了33％，前悬架支撑点刚度提高36％。高强度钢板的大量采用，以及车门防撞钢梁作为标准配置的运用，全面突破了现有欧系轿车的钢性，确立了车身安全性能的新标准。

强度高的钢材，就可以压为超薄，更低成本，强度数值也够！
但不一定耐撞....呵呵

宝钢和新日铁合资的钢板不知道有多少厂在用。我认为价格确定的前提下，汽车的品质应该不会有太大差别。