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专用汽车轻量化之高强度钢 -  PAGE 4 - 专用汽车轻量化之高强度钢 广西大学机械工程学院 毛吉行 1111200126 摘要：随着全球环境和能源危机的日益加剧，节能、减排已成为汽车制造业面临的重大问题。汽车轻量化技术已成为当前汽车行业的发展潮流，得到了广泛关注。高强度钢在汽车减重、提高安全性等方面效果显著，在专用汽车制造中应用也越来越多。本文简述了当前汽车用高强度钢在专用汽车领域的应用及发展前景。 关键词：专用汽车????轻量化????高强度钢 （一） 专用汽车轻量化的途径及高强度钢应用 随着计重收费政策的实施及燃油价格的不断上涨，市场对专用汽车(含挂车)减轻自重的呼声越来越高，具有轻量化结构的专用汽车正受到越来越多用户的青睐。目前，专用汽车上应用较多的轻量化材料有：铝合金、镁合金、高强度钢、塑料及复合材料等，其中应??最多的是高强度钢。 凡涉及到减重或提高负载能力的构件都可以考虑选用高强度钢。对于专用车来说，底盘可采用600～700MPa 级别的高强度钢以实现减重；箱体采用耐磨钢可以减重和增加耐磨寿命；吊臂可采用最小屈服强度为700MPa以上的高强度钢，以增强吊臂的负载能力和实现减重。高强度钢中的低碳合金钢适用于冷成形和焊接的结构件，如车架、支架、箱体、吊臂等；中碳合金钢适用于机加工和焊接件，焊接量大时需要进行预热，如轴类、支座、车架等；高碳钢适用于机加工件，如轴类、支座、弹簧、铺垫的型材等。 各类钢材随着强度的提高，塑性明显下降。尽管如此，因钢的强化机制不同，在强度提高的同时，塑性的下降程度也不同。高强度耐磨钢广泛应用于工作条件特别恶劣、强度和耐磨性能要求高的工程、矿山、建筑、农业、水泥生产、港口、电力以及冶金等机械产品上。非承载部件没有必要选用高强度钢，毕竟加工工艺的复杂性需要考虑；半挂车纵梁、自卸车箱体、罐式车罐体等选用高强度钢，则可在强度不变的情况下有效降低自重。 （二） 高强度钢的强化机理与分类 高强度钢的强化机制主要有固溶强化、析出强组织强化、烘烤硬化、细晶强化。 根据强度分类，屈服强度在210~550 MPa和抗拉强度在270~700 MPa的钢为高强钢（HSS），而屈服强度大于550 MPa和抗拉强度大于700 MPa的钢为超高强钢（UHSS）。如果根据冶金学特征进行分类，分为普通高强度钢（C-Mn钢、高强度IF钢、B钢、IS钢、HSLA钢）和先进高强度钢（DP、CP、TRIP、M、HF）。 （三） 高强度钢在专用汽车轻量化应用上存在的主要问题 高强度钢在专用汽车上应用的主要问题是焊接工艺不成熟、材料性能不稳定带来的一些负面影响；半挂车大梁炸裂的事故屡有在尝试使用高强度钢的企业出现。有些半挂车企业对高强度钢了解不够，设计时没有考虑应力释放的问题，纵梁因材料减薄，内应力更加集中；而在焊接时操作不规范，没有在低应力区焊接，或者切割翼板时没有对边缘进行打磨去毛刺处理，造成纵梁下翼板或腹板出现裂纹。 在专用汽车上，高强度钢材的失效形式多为强度失效。因高强度钢替代后，对应部件的一些结构或厚度发生了变化而造成断裂；或因道路不平稳造成不同程度的颠簸，使车辆产生向下的加速度，导致部分零部件的瞬间应力过大和频繁冲击而造成零部件断裂、失效；此外，国产高强度钢进入专用汽车市场还不是完全成熟，钢材质量参差不齐，有些钢材存在穿透裂纹、表面裂纹、深埋裂纹等缺陷，为车架断裂埋下隐患。 （四） 高强度钢在国内外专用汽车研究应用情况 为了达到专用汽车轻量化、安全化的目的，应对铝镁行业的竞争，20世纪90年代，国际钢铁协会的35家主要钢铁公司开展了超轻钢制车身（Ultra Light Steel Auto Body）ULSAB项目。其内容是通过大量采用高强度钢板，并应用液压成形、激光拼焊板等技术使汽车减重25%。2004年项目取得成功，整车减轻质量25%，车身静态扭转刚度提高了80%，静态弯曲刚度提高了52%，专用汽车安全等级达到了欧洲NCAP五星级碰撞标准。高强度钢大量使用在专用汽车车身、底盘、悬架和转向的零部件上。 国内专用汽车合资企业的技术直接来源于国外母公司，高强度钢应用水平与国外专用汽车企业保持了相近的水平。自主品牌汽车企业在高强度钢的应用方面整体落后于国外专用汽车公司,正在快速追赶。近年来，国内钢铁企业积极开展了专用汽车用高强度纲的开发工作，目前宝钢、武钢、鞍钢等可以生产一些等级的高强度IF钢、DP双相钢、TRIP相变诱导塑性钢、BH烘烤硬化钢。国内钢铁企业已能提供多种规格的高强度钢板，不过从品种与质量来看，与国外的先进水平相比还有较大的差距。 （五）结束语 汽车用高强度钢是专用汽车轻量化的专用材料之一，对专用汽车的发展起着举足轻重的作用。汽车工业的迅速发展