汽車減重對鋼鐵提出更高要求

　　近日，在由鞍鋼集團公司、中國金屬學會主辦，中國汽車工程學會協辦的第二屆汽車用鋼生產及應用技術國際研討會上，先進高強汽車鋼因可滿足汽車輕量化和提高安全性的要求，具有廣闊的市場發展前景而受到關注，在全球范圍內掀起研發、生產、應用的熱潮。與會代表指出，第三代汽車用鋼中的中錳鋼是目前研發的熱點，其中如何通過鋁的添加提高加工硬化率，得到符合汽車零件加工的應力應變曲線、如何實現此種低密度鋼板的連鑄是鋼鐵生產企業面臨的新課題。

　　汽車減重對鋼鐵提出更高要求

　　據了解，2013年，中國汽車剛性需求將依然強勁，汽車出口具有較大市場潛力，預計需求量在2080萬輛左右，增長率約為7%。未來，隨著中國汽車產業鏈的逐漸升級，中國汽車產業將進一步轉變為國民經濟的主導產業。

　　會議指出，高端汽車用鋼的供給、研究與開發水平往往作為衡量一個國家鋼鐵工業發展水平的重要標志。近年來，隨著能源危機和環境問題的日益加劇，節能和安全成為汽車制造業的主要發展方向。在降低油耗、減少排放的諸多措施中，車體輕量化技術的作用最為明顯，車重降低10%，可節省燃油3%～7%。世界各大汽車公司逐步增加了高強鋼的使用量，先進高強鋼在汽車工業中得到了日益廣泛的應用。近十年來，世界汽車制造用鋼名牌品種已更新了70%。中國鋼鐵工業根據汽車工業發展的需求，逐步走上了“鋼材品種、構件設計、成型技術、焊接技術、涂裝技術、腐蝕和防護技術同步開發，為汽車制造企業提供一攬子技術解決方案”的道路，顯著加快了汽車用鋼開發至大批量應用的節奏。

　　汽車用高強鋼研發有新進展

　　韓國浦項公司的汽車用先進高強鋼的研發和生產處于國際領先水平。會上，Se-DonChoo博士介紹了浦項在汽車用先進高強鋼方面的最新進展，他們提出的第三代汽車鋼強塑積指標為25GPa%~50GPa%，思路是通過鋁的添加實現材料的低密度和減重，同時獲得優異的力學性能。

　　據介紹，浦項利用490DP和590DP替代340BH生產汽車外板，可分別實現車身減重7%和21%;具有高延伸率和高r值的340ES鋼板可用于汽車內板和外板，實現減重7%;已開發成功具有優良彎曲性能、低碳當量的DP980，以及1470MPa級熱鍍鋅馬氏體鋼;全球首家供貨的1180MPa級合金化熱鍍鋅復相鋼，替代電鍍鋅590TRIP，可實現車身減重33%;最新研發了具有更好耐腐蝕性能的鍍鋅熱成形鋼;TWIP鋼已成功用于歐洲某車型的防撞梁上，減重28%，節約成本22%。

　　據鋼鐵研究總院的曹文全教授介紹，國內第三代汽車用鋼的研發也取得新進展，由太鋼和鋼研院合作完成了工業試制，鋼板的抗拉強度為700MPa~900MPa，強塑積不小于30GPa%。但同時有專家認為，強塑積30GPa%不應作為定義第三代汽車用鋼的標準。

　　理論研究支撐高強鋼發展

　　先進高強汽車鋼的開發，離不開基礎理論的指導和科學的實驗方法。會上，來自加拿大麥克馬斯特大學的Embury教授從微觀組織結構設計的角度提出了汽車用先進高強鋼的發展方向。他指出，隨著層錯能的降低，鋼板的變形機制將從位錯滑移向機械孿晶、馬氏體相變轉化，因而可以通過改變成分設計控制層錯能，進而選擇需要的變形機制。在DP鋼中，晶粒尺寸的減小將導致其強度的提高，而對于TWIP鋼，孿晶的產生將帶來類似于晶粒細化的結果，從而驗證了動態Hall-Petch公式。另外，Embury教授還從幾何尺寸設計、成分的不均勻性以及改變成形溫度等角度提出了Architectured材料的概念，例如發動機蓋板使用的“三明治”材料、脫碳層的控制和鋼板的溫成形技術。

　　荷蘭代爾夫特理工大學Sybrand教授介紹了一種利用部分循環相變，分析熱膨脹曲線，研究相變后晶粒長大動力學的方法。局部平衡模型很好地預測了循環形變過程中的曲線特征，表明置換合金元素的分配是低合金鋼相變動力學中的決定性因素，這對于業界全面理解先進高強鋼退火過程中奧氏體和鐵素體兩相間的相互轉變至關重要。

　　關于微合金化，來自多個國家的專家、學者分別介紹了釩元素在汽車高強鋼中的應用、納米尺寸含釩碳化物析出強化型TWIP鋼的加工硬化機制、含釩DP980鋼的結構和性能、在先進高強鋼的發展歷程中鈮元素所起的作用等。

　　重視發展熱成形技術

　　先進高強汽車鋼的應用必然伴隨著先進的加工工藝和應用技術。

　　法國雷諾公司的代表主要介紹了雷諾公司利用滾壓成形制造車身結構件的情況，其中變截面滾壓成形技術作為雷諾公司的主打技術已經成為車型設計中高強鋼成型的主要發展方向。他提出減輕車身重量的方法：減少材料的厚度，利用合并零部件來減少車身零部件的數量，利用高強鋼減少局部加強件的數量等。同時，可以通過改變零部件幾何形狀來改善上述方法帶來的車身靜態剛度減少問題。

　　來自德國大眾公司的代表主要介紹了高爾夫7車型的車身輕量化設計方案，從白車身、引擎、油箱等方面提出了輕量化的設計思路。據其介紹，熱成形工藝作為高爾夫7白車身的主要減重手段，使白車身的總量減少了12kg，激光拼焊板及輕量化幾何結構設計作為車身減重的輔助手段將車身分別減重4kg和7kg。此外，大眾MQB模塊化平臺可以降低高強鋼零部件的生產成本，提高車型的制造精度，通過MQB零部件整合，可使車身重量進一步降低。

　　世界汽車用鋼聯盟主席CeestenBroek介紹了未來鋼質汽車項目FSV的研發情況。該項目針對新一代電動汽車，突出了車身結構的概念，證明新型鋼鐵可成功縮短與鋁材在實現輕量化車身結構上的差距，這種車身結構安全性高，生命周期排放量低，卻又保持了適中的成本。

　　他指出，與基準的、非常高效的汽車相比，未來鋼質汽車將生命周期的溫室氣體排放總量減少了70%。而生命周期評估方法LCA是認定和管理排放量的優選方法。他呼吁，全球監管機關應拋棄當前以排氣管作為唯一標準的規范，而應執行生命周期分析。

　　針對高強汽車鋼應用技術的發展，與會專家提出，隨著汽車用鋼強度的不斷提高以及熱沖壓成形鋼的興起，熱成形技術和滾壓成形技術成為目前研究的焦點，其中熱成形技術更是重中之重。由于歐美車系對熱成形鋼的青睞，全球熱成形鋼的需求顯著增加，而國內掌握熱成形技術的鋼鐵企業卻寥寥無幾，嚴重阻礙該項技術在國產車型上的應用，這是值得國內鋼鐵企業注意的一個重要發展方向。

來源：中國冶金報

　　版權及免責聲明：凡本網所屬版權作品，轉載時須獲得授權并注明來源“中國產業經濟信息網”，違者本網將保留追究其相關法律責任的權力。凡轉載文章，不代表本網觀點和立場。版權事宜請聯系：010-65363056。

延伸閱讀