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汽車用高強(qiáng)鋼發(fā)展趨勢
發(fā)布時(shí)間：
2019-10-17 11:11
直至2019年3月，中國乘用車市場已從過去長時(shí)間的大幅增長之后出現(xiàn)了增速放緩的狀態(tài)。
2018年中國乘用車全年銷量為2250萬輛，累計(jì)銷量同比下降6.3%。而從2019年第一季度對比來看，銷量跌幅達(dá)到兩位數(shù)。其主要原因在于經(jīng)濟(jì)下行、油價(jià)上漲以及各種貿(mào)易摩擦因素影響，導(dǎo)致市場活躍度低迷，即眾人口中的“寒冬”已出現(xiàn)。
那么如何在市場低迷的情況下給予一定的激勵(lì)空間，其實(shí)與汽車用高強(qiáng)鋼的發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系。
眾所周知，目前階段中國乘用車車身采用以鋼材鋁材為主，兼有鎂合金碳纖維的材料選擇路線。
如今的車身用鋼已由過去的普通軟鋼變?yōu)楦邚?qiáng)鋼。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前多數(shù)車企在車身板材中高強(qiáng)鋼的應(yīng)用比例在35%左右，而超高強(qiáng)鋼已超5%。
隨著法律法規(guī)的不斷更新完善以及日益嚴(yán)苛的市場競爭環(huán)境，各個(gè)車企以及次級(jí)供應(yīng)商對乘用車的輕量化設(shè)計(jì)、安全性與成本控制都面臨著非常大的挑戰(zhàn)。在此過程中，國內(nèi)外各大鋼鐵公司也在逐步完善以及更新產(chǎn)品來應(yīng)對將來的市場環(huán)境。
在此我們不妨普及一下關(guān)于超高強(qiáng)鋼的定義范圍：
• 汽車用超高強(qiáng)鋼主要有馬氏體鋼、模壓淬火鋼、復(fù)相鋼、雙相鋼、高強(qiáng)度低合金鋼以及鐵素體-貝氏體鋼等產(chǎn)品
• 強(qiáng)度可由780MPa至最高1700MPa和2000MPa
• 可用于制造整車的保險(xiǎn)杠、門梁、車身結(jié)構(gòu)件、底盤件、懸掛系統(tǒng)零件、座椅以及新能源汽車中的各種防護(hù)結(jié)構(gòu)。
就先進(jìn)高強(qiáng)度鋼而言，其可以通過提高強(qiáng)度降低厚度來提高汽車碰撞時(shí)的吸能效果以及達(dá)到輕量化的目的。
如今各大整車廠以及零部件供應(yīng)商將成本控制作為了最為重要的指標(biāo)之一，在面對車市寒冬的這一階段中，鋼材無疑是從設(shè)計(jì)至整車量產(chǎn)過程中進(jìn)行整體成本控制的最優(yōu)方案。
在此我們可以引入“使用價(jià)值”的概念。使用價(jià)值可以用于解釋在生產(chǎn)過程中采用正確的材料所帶來的好處，在汽車行業(yè)中，采購材料操作復(fù)雜，有許多重要的因素需要考慮。
例如，材料本身成本，加工工藝成本，時(shí)間節(jié)拍成本，材料利用率以及制造環(huán)境管理成本。除原材料價(jià)格外，一輛汽車上的應(yīng)用所造成的最終單位成本取決于生產(chǎn)。
生產(chǎn)率由許多因素決定，其中包括運(yùn)行時(shí)間、故障率和停機(jī)時(shí)間等等，不一而足。但從全方位來看，我們需要考慮到初始設(shè)置或后處理操作的時(shí)間，以及能耗和潛在浪費(fèi)。
不論是對次級(jí)供應(yīng)商還是對汽車公司，所有這些因素決定了汽車上的一項(xiàng)應(yīng)用的最終成本，進(jìn)而決定其盈利能力。
當(dāng)每公斤原材料的價(jià)格轉(zhuǎn)化為制造零件所需的單位成本時(shí)，材料的選用在其間發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。只有選擇一種生產(chǎn)能耗低的材料，才可以幫助企業(yè)提高盈利能力。
從上述幾個(gè)成本指標(biāo)中不難得出，鋼材在整體成本控制方面的優(yōu)勢相比其他材料要高得多。所以縱觀將來的車身用材料發(fā)展，冷成型先進(jìn)高強(qiáng)度鋼仍然有著很大的降本潛力。
聊完了成本，就不得不提輕量化。
輕量化主旨是為了讓乘用車達(dá)到節(jié)能減排的目的，減少能源的浪費(fèi)。同時(shí)，我國也在大力推廣新能源汽車的發(fā)展，如何將車重減輕從而增加行駛里程也成了一個(gè)重要的課題。
在輕量化材料使用角度，市場一直對于鋼鐵有著一定的誤解，認(rèn)為鋼材在輕量化上不比鋁鎂來得效果好。其實(shí)，先進(jìn)高強(qiáng)鋼也是考慮輕量化的可選材料之一。
從材料密度上看，鋼材的確比其他材料要來得重一些，但是先進(jìn)高強(qiáng)鋼可以通過減薄與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少耗材，從而減少使用體積達(dá)到減重。
從成本角度，雖然先進(jìn)高強(qiáng)鋼比普通軟鋼要昂貴一些，但是同樣配合減薄后的耗材量，也可以達(dá)到控制甚至降本的可能。
同時(shí)鋼材有著其他材料無可比擬的強(qiáng)度特性，可以通過使用最少的材料達(dá)到最終目的。
其中最典型的案例，我們可以從特斯拉的用材趨勢中看到從其原本的全鋁車身到如今Model 3的鋼鋁混合車身的變革。
當(dāng)然，我們可以看到汽車鋼材的應(yīng)用發(fā)展也到了更新?lián)Q代的階段，各大鋼廠目前都已開發(fā)及規(guī)模性生產(chǎn)第三代高強(qiáng)鋼來對應(yīng)日益增長的強(qiáng)度、成型性和可用性的需求。
如今的第三代高強(qiáng)鋼旨在定義強(qiáng)度不變的情況下增加其延伸率，使產(chǎn)品有更好的成型性能。當(dāng)部件成型復(fù)雜且極具挑戰(zhàn)性時(shí)，兼具強(qiáng)度和良好成型性的第三代鋼的優(yōu)勢不言而喻。
第一代鋼適用于廣泛的領(lǐng)域，在未來汽車設(shè)計(jì)上依舊發(fā)揮著重要的作用，但無疑受制于成型性不足。
第二代鋼因合金含量高、生產(chǎn)成本高，所以可用性較差。
第三代鋼可以解決許多問題，因?yàn)樗鼈兣c現(xiàn)有產(chǎn)品的強(qiáng)度旗鼓相當(dāng)，而其優(yōu)異的成型性在白車身上的應(yīng)用可以滿足安全和結(jié)構(gòu)要求。
北歐知名鋼廠瑞典鋼鐵（SSAB）也在此推出了Docol DH（VDA標(biāo)準(zhǔn)下第三代高強(qiáng)鋼）以及Docol HE（熱軋高擴(kuò)孔性高強(qiáng)度鋼）可供客戶使用。
最后有一點(diǎn)想要指出的是，車用高強(qiáng)鋼的發(fā)展不單單是所謂的高強(qiáng)鋼品種的增加和更新，更在于日益發(fā)展的成型方式，比如冷沖壓、輥壓以及熱成型技術(shù)。
配合鋼材的強(qiáng)度，1000MPa以下可采用冷沖壓；1000MPa以上在有一定量的情況想采用輥壓技術(shù)更為經(jīng)濟(jì)高效；在1000MPa復(fù)雜形狀的情況下可采用熱成型技術(shù)。
在將來的發(fā)展上，目前冷成型3D輥壓、3D輥彎以及不等厚板（TRB）技術(shù)也在逐步發(fā)展中，相信將來也會(huì)有很大的市場前景。
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