什么樣的鋼材能讓汽車輕裝前行
發(fā)布時(shí)間：
2014-04-16 11:44
在汽車工業(yè)高度發(fā)達(dá)與社會日益融合的今天，汽車輕量化是節(jié)省燃油消耗、降低排放最好的途徑之一，同時(shí)它還帶來了生產(chǎn)制造過程中的節(jié)能和汽車安全性能的提升。
高強(qiáng)度鋼使用效果明顯
一般而言，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，整車每百公里油耗可降低0.3~0.6升。截至目前，應(yīng)用高強(qiáng)度鋼仍然是汽車輕量化最簡便、最有效的途徑。通過應(yīng)用更多的高強(qiáng)度鋼并配合先進(jìn)的工藝與制造技術(shù)，與普通鋼相比高強(qiáng)度鋼一般可減重10%~15%，同時(shí)還提高了燃油經(jīng)濟(jì)性、降低二氧化碳排放，提高了被動安全性能。
例如，在大眾帕薩特CC車型上，其高強(qiáng)度鋼應(yīng)用比例高達(dá)81%，其中超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用比例為29%；在新款大眾高爾夫7上，由于大幅度提高了高強(qiáng)度熱成型鋼材的使用比例，僅此一項(xiàng)就使車重降低了37公斤。
同樣，對國內(nèi)自主品牌乘用車而言，由于多重因素的存在，平均車重比汽車生產(chǎn)先進(jìn)國家的同類車型重達(dá)8%~10%。近年來，國內(nèi)汽車廠商也正在致力于更多應(yīng)用高強(qiáng)度與超高強(qiáng)度鋼材，在車身水平上已有很大程度的提升。例如，在上汽集團(tuán)的某款車型上，在A柱與B柱結(jié)構(gòu)中，8個(gè)熱沖壓件與4個(gè)輥壓件，使用超高強(qiáng)度鋼后整車共減重15公斤。在韓國浦項(xiàng)鋼鐵為國內(nèi)長城汽車設(shè)計(jì)的一款輕量化車身上，高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用比例達(dá)65%，其中超高強(qiáng)度鋼占45%，從而使車身重量減輕218公斤，減重比例達(dá)26%，相關(guān)成本僅提高6%。
FSV即將在未來成為現(xiàn)實(shí)
鋼鐵技術(shù)專家、北京科技大學(xué)教授康永林在談到汽車車身輕量化的潛力時(shí)指出，材料輕量化、整車結(jié)構(gòu)輕量化、部件結(jié)構(gòu)輕量化和制造輕量化是汽車用鋼產(chǎn)業(yè)的四個(gè)發(fā)展方向。這其中，材料輕量化之中主要就包含了高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度鋼的使用。
在談到未來鋼制汽車項(xiàng)目（FSV）成果時(shí)康永林說，使用HSS和AHSS高強(qiáng)度與超高強(qiáng)度鋼的比例可達(dá)97%，車身重量僅為177公斤，比現(xiàn)有車身結(jié)構(gòu)重量減少39%，與當(dāng)前先進(jìn)的鋁制車身結(jié)構(gòu)一樣輕；在生命周期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)近70%的排放總量減少；在不增加成本的情況下實(shí)現(xiàn)大量節(jié)約；實(shí)現(xiàn)五星級安全評級?？涤懒謽酚^估計(jì)，這一FSV項(xiàng)目短期內(nèi)即可應(yīng)用于生產(chǎn)解決方案之中。
從世界著名鋼鐵公司安賽樂米塔爾所提供的多達(dá)60余項(xiàng)的創(chuàng)新汽車鋼材解決方案“S-inmotion”來看，主要仍然是壓力硬化鋼（PHS）和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS）的使用。同時(shí)，“S-inmotion”還包括在最先進(jìn)激光拼焊和熱成形技術(shù)基礎(chǔ)上改良的汽車白車身、門蓋、底盤輕量化解決方案。安賽樂米塔爾全球研發(fā)副總裁GregoryLudkovsky介紹，通過提高汽車用鋼的韌力強(qiáng)度來使汽車板變薄并實(shí)現(xiàn)輕量化是當(dāng)前的主流發(fā)展趨勢，以C級車為例，“S-inmotion&rsquo”通過優(yōu)化整車43個(gè)零部件的重量，可以使車體重量較傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的汽車減少約74公斤，減重比例達(dá)19%，使整體生命周期內(nèi)的碳排放減少14%。
高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼的更廣應(yīng)用代表了汽車業(yè)的主流
以往人們對汽車輕量化的認(rèn)識存在不少誤區(qū)，包括許多人認(rèn)為輕量化的主要途徑就是減少汽車鋼板的厚度、減輕車重，還有不少人認(rèn)為鋁、鎂等更輕型金屬材料會逐漸取代鋼的主體地位。對此，GregoryLudkovsky表示，高強(qiáng)度鋼與超高強(qiáng)度鋼與普通鋼鐵的密度是相似的，使用高強(qiáng)度鋼等先進(jìn)鋼材主要是通過鋼材本身韌力強(qiáng)度提升和更能節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)來減少鋼材的使用總量，從而來減輕汽車的重量，并不是單純通過減少汽車鋼板的厚度來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，相對于目前使用越來越多的鋁、鎂等輕量化材料，Gregory Ludkovsky也提出了不同的看法，鋁、鎂如果想達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)同樣的強(qiáng)度，所要求的材料厚度和總重量從成本上算并不會比高強(qiáng)度鋼節(jié)省，況且鋁、鎂等材料從礦石到冶煉、精煉的全過程中會消耗比煉鋼更多的能耗，而且也會產(chǎn)生出比煉鋼更多的溫室氣體。以上幾點(diǎn)，決定了以高強(qiáng)度鋼為主的材料仍將是未來汽車生產(chǎn)的應(yīng)用主體。
確實(shí)，從目前的發(fā)展來看，許多高檔車上高強(qiáng)度鋼在白車身上的應(yīng)用比例已達(dá)70%以上，在汽車的加強(qiáng)件、防撞梁以及外覆蓋件等應(yīng)用中已普遍存在著高強(qiáng)度鋼的身影。目前，最先進(jìn)的第三代汽車板生產(chǎn)技術(shù)，包括強(qiáng)度為1200MPa的超高強(qiáng)度鋼材（AHSS和UHSS）等也已在一些高端車輛上廣泛應(yīng)用。以沃爾沃汽車公司的車身用材為例，當(dāng)前其高強(qiáng)度鋼用量整體已在70%以上，其中超高強(qiáng)度鋼占18%，這也許代表了當(dāng)前世界汽車材料應(yīng)用的主流。
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