浅谈高强度钢在汽车轻量化中的应用

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1、浅谈高强度钢在汽车轻量化中的应用1引言　　近年来世界汽车保有量与日俱增，正以越来越大的影响力改变着人们的工作与生活，但随之而来的能源短缺、环境污染等一系列问题也日益突出。随着国际原油和国内成品油价格的上涨，轻型、节能、环保、安全舒适、低成本成为各汽车制造厂家追求的目标，节能减排已成为世界汽车工业界亟待解决的问题。　　汽车质量的大小影响到滚动阻力、爬坡阻力与加速阻力，因此汽车质量与其燃油消耗有着极为密切的关系。据分析降低油耗的主要方法有，减轻质量(轻量化)占50%，提高发动机效率占20%，降低行驶阻力占30%，其中最有效的方法是汽车轻

2、量化。因此在汽车设计中，轻量化是一个必须考虑的问题。汽车的轻量化不仅可以减小各种行驶阻力，降低燃油消耗，而且也有利于改善汽车的转向、加速、制动和排放等多方面的性能。同时，随着计重收费范围的扩大和油价不断上涨，载货车用户既要多承载，又要油耗少的呼声越来越高，各大载货车企业也正集中力量进行载货车轻量化研发。图1给出了车重和油耗之间的关系。　　2汽车轻量化的途径及材料应用趋势　　2.1途径　　实现汽车轻量化主要有3种途径。一是改进汽车结构，使部件薄壁化、中空化、小型化及复合化，在结构设计上采用前轮驱动，将前置发动机后轮驱动结构改为前轮驱动

3、结构，减轻传动系统质量，目前欧洲汽车已有约60%改为前轮驱动。二是开发应用新型轻质材料，如使用铝、镁合金等有色金属、塑料及非金属复合材料等密度小、强度高的轻质材料，或者截面厚度较薄的高强度钢。三是采用先进的制造工艺，将两个或多个零件集成为一个零件;研发各种先进的成形技术，如激光拼焊、液压成形等。　　2.2材料应用趋势　　近几年来，虽然铝合金的研发应用逐渐增多，但钢铁材料仍占主导地位，只是其内部结构将发生变化，主要变化趋势是高强度钢的用量有较大的增长，铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降。通常，高强度钢按照ULSAB所采用的术语，将屈

4、服强度为210~550MPa的钢定义为高强度钢(HSS)，屈服强度为550MPa以上的钢定义为超高强度钢(UHSS)，而先进高强度钢(AHSS)的屈服强度覆盖于HSS和UHSS之间的强度范围。　　大量事实表明，高强度钢已成为颇具竞争力的汽车轻量化材料，它在抗碰撞性能、加工工艺和成本方面较其他材料具有较大的优势。安全法规是推动高强度钢应用的重要动力。采用高强度钢板，首先能改善汽车的安全和碰撞性能，现代汽车必须满足政府规定的各部分乘用空间的安全性，尤其是正面碰撞和侧面碰撞的要求，传统的碳素钢虽然可以吸收碰撞能量，但其缺点是质量大，影响燃

5、油经济性;高强度钢板用于汽车车身，除能够减薄零件、降低自重之外还可以提高汽车表面件的抗凹陷性及抗破坏能力，在降低燃油消耗的同时又可提高汽车的安全性。　　3高强度钢在汽车轻量化中的应用现状　　3.1国内应用现状　　上世纪80年代，重庆汽车研究所就开展了双相钢研究;一汽、奇瑞汽车公司也在轿车车身上进行了高强度钢板的初步应用试验。奇瑞汽车公司与宝钢合作，2001年在试制样车上使用的高强度钢用量为262kg，占车身钢板用量的46%，对减重和改进车身性能起到了良好的作用。吉利车身也大量采用了高强度钢和激光拼焊、液压成形等技术，其中吉利金刚48

6、个零件改用高强度钢。同时在新开发车型中，高强度钢在车身中的质量已占30%以上，预计2009年要超过50%。据悉，吉利汽车目前已经实现了汽车减重10%~14%的初期目标，2008年吉利汽车轻量化的目标是13%~16%。东风汽车公司在减轻东风商用汽车自重、提高有效载货量方面已经取得了一定成果，目前已经采用含磷钢进行车身零件的试生产，如后围外板、后围内板、地板、后下横梁、前围隔板、门外板、挡泥板等零件，2008年1月初，由中国汽车工程学会、中国第一汽车集团公司、东风汽车有限公司、吉林大学、宝山钢铁股份有限公司等12家相关企业及科研机构共同

7、组成了产、学、研一体的汽车轻量化联盟。汽车轻量化联盟的12个成员单位将获国家拨款1亿元、企业自筹5亿元的资金保障，联盟将围绕汽车轻量化共性关键技术开展攻关，在2008年到2010年之间完成设计新型轻量化材料、轻量化材料先进成形技术等3个专题共10个课题的工作，实现轿车减轻自重8%~10%的目标。汽车工业共性关键核心技术的缺失，是制约我国汽车创新发展的瓶颈。轻量化技术是一项基础的共性技术，汽车轻量化技术创新战略联盟的出现，对于提升我国汽车行业的自主研发能力和国际竞争力，有着里程碑式的重要意义。　　目前，我国高强度钢在应用过程中仍存在一

8、定问题。首先是自主开发能力不足，新产品的开发与生产主要依靠引进技术与装备，品种少，不能完全满足国内汽车工业的需求;国内高强度钢的质量水平与国外仍存在一定差距;近几年，发达国家掀起一股绿色浪潮，欧盟、美国的汽车业正在大力推广无废弃物加工