高强度钢在汽车上应用比例将提升


 


  “目前高强度钢主要应用在汽车安全件、底盘及车身等方面,未来其应用肯定会越来越广。汽车轻量化不是用镁铝合金代替钢材,而是综合利用即‘把最好的材料用在最合适的地方’。”近日,北汽福田汽车股份有限公司材料所所长、副总工程师宋庆源在接受记者采访时表示。
  原本以为,作为汽车主要制造原材料的钢材,在面对轻量化浪潮和各种新型材料的攻击下,显得有些“气弱”,但在整个采访过程中,记者发现钢材在未来汽车制造中仍具有不可取代的地位,尤其是高强度钢在汽车安全性能、节能减排等方面仍保持很大优势。

  ■汽车用钢不会被完全取代

  自从轻量化的概念提出以来,尤其是为实现轻量化和达到节能减排的目标,铝合金、镁合金、碳纤维、工程塑料等新材料逐步被使用,有个疑问一直悬于记者心中:汽车用钢材会逐渐被取代吗?
  采访中,记者的疑问一抛出,就立即得到一致答复:“不会被取代!”原因很简单,对于某些新材料强度能够达到的部分或零部件是可以采用新材料的,但是对一些新材料强度达不到的部分,高强度钢的地位是难以撼动的,因为汽车必须保证安全。
  奇瑞汽车股份有限公司材料工程部主管材料工程师李军告诉记者,与镁合金、铝合金及复合材料等其他汽车轻量化候选材料相比,高强度钢板具有以下优点:首先,原材料价格低,经济性好;其次,综合性能优越,易实现零部件的强度和刚度要求; 第三,可直接利用现有的(冲压)成形、焊接、涂装和总装生产线,大大节约了设备投资成本。同时,与普通低强度钢板相比的优势有:可吸收较高的能量,提高汽车的安全性;更高的静态强度和疲劳强度,可以实现汽车零部件的用材减少,从而实现轻量化。
  记者还了解到,由于先进高强度钢在强度、抗腐蚀性具有一定的相对优越性,随着先进高强度钢应用技术的进一步成熟,其必将有利于进一步提高汽车的安全性、环保性和节能性。因此,先进高强度钢将会在部分汽车零部件上有着比铝、镁合金更大的优势。
  同时,李军还表示,在各种轻量化材料中,高强度钢板除在轻量化效果略低一些外,在使用性能、成本和节能减排等方面均具有显著优势。“各种汽车轻量化技术能否大批量产业化应用,是由该技术的‘价值链’、‘技术链’和‘产业链’等因素共同决定的。高强度钢板应用的‘三条链’已被打通,因而已具备广泛应用与推广的条件,车企应用的积极性也非常高。”李军说。

  ■高强度钢技术研究成果显著

  既然高强度钢的优势如此明显,那么其在汽车上的应用和技术发展情况如何?
  一家钢铁研究院技术中心工程师跟记者介绍说,目前对高强度钢尚没有统一的定义,行业内所说的高强度钢主要是指高强度钢板,大家普遍认可的定义是按照屈服强度级别来划分,可分为高强度钢(210MPa≤屈服强度≤550MPa)和超高强度钢(屈服强度≥550MPa)。“我们近些年来开发的第三代先进汽车用钢按强度级别可归于高强度钢的范畴。当前国内生产先进汽车高强度钢的企业有宝钢、武钢、鞍钢、本钢、首钢等,但不能满足全部市场需求且竞争不够充分。”这位工程师表示。
  针对高强度钢的未来发展趋势,李军认为,目前高强度钢的技术发展方向主要有两个:一个是冷成型高强度钢板的性能改善,另一个是热冲压成型钢的应用技术开发,包括热冲压钢种的开发和热冲压工艺的开发。“冷成型高强度钢板的技术开发主要是第三代汽车用钢,是指轻量化和安全性指标高于第一代汽车钢、生产成本又低于第二代汽车用钢的新一代钢种,已成为国内外汽车用钢的研究热点。”李军表示,“国内的宝钢和鞍钢等企业在第三代汽车用Q&P钢的开发和产业化方面已走在国际前列,并通过相关汽车厂家认证。此外,钢铁研究总院还开发中锰第三代汽车用钢,正在开展相关性能的验证工作。”
  同时,李军进一步介绍到,热冲压高强度钢的开发方向主要是强度和韧性的优化和新型涂层钢板的开发。此外,热冲压的工艺、装备和模具等方面近几年的进步也很大,使得热冲压零部件的成本进一步降低,国内的用量也在增多,对于提升自主品牌乘用车的安全性能和降低整车重量都有重要贡献。

  ■高强度钢相关企业需积极调整应对挑战

  高强度钢板的性能、成本等方面的综合因素决定了其仍是目前市场上最受欢迎的轻量化材料,也是中低端乘用车轻量化材料的首选。“国际主流乘用车的车身高强度钢比例已普遍达到近60%,日韩系在50%左右,欧系部分车型甚至超过70%,国内自主品牌乘用车目前也达到50%以上,部分在售车型和在研车型也都基本达到60%。预计在未来3~5年内,车身高强度钢板的用量将达到65%~70%,且超高强度钢和热冲压高强度钢的比例会进一步增加。”李军信心十足地告诉记者。
  正如宋庆源所说“把最好的材料用在最合适的位置”,未来乘用车的主流用材趋势将是“以钢为主,多材料混合”的结构,对于一些中高端车型,钢材的应用比例会有所下降,但整个汽车市场对高强度钢的需求总量还是会持续增长的。
  李军认为高强度钢板未来的应用方向主要是在现有车身结构、安全件、底盘件的基础上进一步扩大应用; 新的应用增长点则在车身覆盖件和内外饰座椅系统等方面。“高强度钢面临的挑战肯定是有的,主要是其他新材料(如碳纤维复合材料、铝合金等)技术的发展及用量提高后,应用的成本会进一步降低。因此高强度钢材料本身也需要不断地改进去迎接其他材料的挑战,在竞争中求发展。”李军表示。
  随着“更安全、更节能、更环保”理念的发展及新材料更大规模的来袭,高强度钢的调整和提升已成必然,这是整个汽车行业都需要努力的,因此,记者认为高校科研机构、原材料厂商、零部件企业、整车厂需要联合起来,集中力量攻克难关,做好必要的技术储备。