剖析汽車用先進高強度鋼之發展趨勢

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1、中國大陸汽車產業超高強度鋼之應用分析金屬中心MII產業分析師楊瑞雯近年來，高強度鋼和先進高強度鋼發展迅速，在汽車輕量化與安全性的提升方面發揮了重要的作用，也是現代汽車設計製造的主流，對減輕自身重量、提高燃油經濟效能和節能環保尤其重要。由相關數據顯示，汽車重量每降低10%,燃油消耗就可降低6・8%,二氧化碳之排放量也可降低5-6%o由於高強度鋼之使用，增加汽車的碰撞安全性，既能保證安全性又能實現輕量化，同時實現成本和效益最優化，是汽車製造業極為關注的目標。二・高強度鋼之定義與範疇高強度鋼的分類主要按力學性能（抗拉強度和屈服強度）來分類，通常分

2、為低強度鋼、高強度鋼和先進高強度鋼三類，如【圖1】所示o屈服強度小於210MPa（抗拉強度小於270MPa）的鋼稱為低強度鋼，例如IF鋼和軟鋼；屈服強度大於210MPa小於550MPa（即抗拉強度大於270MPa小於700MPa）的鋼稱為高強度鋼，像是C・Mn鋼、烘烤硬化鋼（BH鋼）、高強度IF鋼；高強度低合金鋼（HSLA）;屈服強度大於550MPa（即抗拉強度大於700MPa）的鋼稱為先進高強度鋼，例如雙相鋼（DP鋼）、相變誘導塑性鋼（TRIP鋼）、複相鋼（CP鋼）、麻田散鐵鋼(M鋼)以及熱沖壓鋼。以相變強化為主的鋼板統稱為先進高強度鋼板

3、，其強度範圍500-1500MPa,這類鋼板具有高減重、高碰撞吸收能力、高成型性和低平面等各向優點。另一種簡單的歸類即一般傳統的高強度鋼是指抗拉強度在290MPa〜700MPa之間，700MPa以上就統稱為先進高強度鋼(AHSS),高強度鋼材的使用區域包括A、B、C柱、前後防撞梁、前後車門內部鋼樑、駕駛艙內加強固件等等。0(％>)UOUZ6UOUJH1OJL0300600900TensileStrength(MPa)12001700701先進高強度鋼與傳統鋼材比較資料來源：中鋼公司/金屬中心Mil由於鋁鎂合金性價比低，其關鍵力學性能與鋼鐵相

4、比也無明顯優勢，因此採用高強度鋼板生產技術逐漸成為主流並蓬勃發展中，成為同時實現輕量化和提高碰撞安全性的最好途徑。其中又以熱沖壓成型技術所形成之鋼材性能最好，熱沖壓技術不僅有高強度比的優點，且在高溫下材料成形性好，能消除回彈影響，零件精度高，成形品質好。熱沖壓技術的發展是為了克服高強度鋼板冷成形的困難，熱沖壓製程中，需將鋼板加熱實現相變再沖壓成形並進行淬火，從而獲得更高的強度、抗變形性與硬度，能夠成形抗拉強度高達1600-2000MPa的零部件，承受5噸以上的靜壓而不損壞。採用這種相對於超高強度的結構件，可明顯提高汽車的碰撞安全性，同時通過

5、減小壁厚或截面、減少汽車裝配環節中的零組件的數量尺寸，從而實現輕量化。正因為熱沖壓的技術優勢，才使得高強度鋼熱沖壓技術正受到全球汽車廠商和鋼鐵生產企業的的青睞和極大關注。三、中國大陸超高強度鋼之應用與發展狀況中國大陸汽車近年來產量及高強度鋼板的使用比例情況，2010年290~700MPa高強度鋼板的使用比例已經達到了約28%、700MPa以上之先進高強度鋼10%.熱沖壓鋼5%，但與國外相比差距仍較大。【圖2】是2008年歐洲車體會議中幾款典型商業化車型用高強度鋼板情況，高強度鋼板的使用比例約47%-81%,其中一般高強度鋼板為43%~54%

6、,超高強度鋼板為2%〜13%,熱沖壓比例約1076%。2004年開始，中國大陸高強度鋼板的使用比例快速提高，隨著汽車業競爭的加劇和汽車碰撞法規的日益完善，中國大陸汽車使用高強度鋼板的比例將進一步提高，逐漸與國外接軌。中國大陸汽車合資企業的技術直接來源於國外母公司，高強度鋼應用水準與國外汽車企業保持了相近的水準，因此在熱沖壓鋼之應用也較廣泛，平均一台車約使用22件熱沖壓汽車零件，而自主品牌汽車企業在高強度鋼的應用方面整體落後於國外汽車公司，但也開始進行熱沖壓之研發與應用，且逐步增加。最近兩年，中國大陸自主品牌汽車開發的有些新車型，高強度鋼占素

7、車體重量的比例已經達到45%以上。圖2中國大陸汽車平均每車高強度鋼使用比例資料來源：金屬中心Mil四、結語由於環保意識抬頭，汽車輕量化與降低能耗成爲各個阈家主要重視的議題，目前在歐美車款中，使用高強度鋼之比例約47%〜81%，在中阈人陸，高強度鋼之使用情形也越來越廣泛，屮阈大陸目前已成功自主硏發高強度鋼熱成形自動化生產設備和各種關鍵技術，已能夠爲中國汽車廠生產熱沖壓成形件，可望大幅降低生產成本並擴大應用市場。因此可預期未來在中國大陸汽車市場中，汽車結構件所使用之高強度鋼的比例將越來越高'並且相關之加工成形技術也將伴隨著高強度鋼之使用越來越成

8、熟'使車身零組件大幅提高乘載能力、減輕重量、降低零件生產成本與提高生產效率，讓汽車輕量化之目標加速實現，也成就中國大陸欲創造之汽車工業王國。