大連開物承作精密制造有限公司
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高強(qiáng)度鋼在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用量
由中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)冷彎型鋼分會(huì)主辦的“2014國(guó)際先進(jìn)冷彎成型技術(shù)與汽車輕量化高峰論壇”在申城舉行，來自中國(guó)、德國(guó)、意大利、奧地利、美國(guó)、韓國(guó)、日本等從事冷彎成型技術(shù)的裝備制造企業(yè)、冷彎產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、整車生產(chǎn)及設(shè)計(jì)企業(yè)、科研院所等業(yè)人士聚集一堂，共同探討“冷彎成型技術(shù)與汽車輕量化”，這是一次推動(dòng)冷彎成型產(chǎn)品在我國(guó)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用和促進(jìn)我國(guó)冷彎成型技術(shù)發(fā)展的盛會(huì)。
中國(guó)正在成為汽車生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，可國(guó)內(nèi)能源日趨緊張，環(huán)境壓力加劇，汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展遭遇挑戰(zhàn)，汽車輕量化對(duì)于我國(guó)汽車業(yè)的發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。與會(huì)的中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)、汽車輕量化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟顧問陳一龍?jiān)谒摹镀囕p量化趨勢(shì)與高強(qiáng)鋼的應(yīng)用》專題演講中分析汽車輕量化發(fā)展趨勢(shì)的重要背景，他指出汽車輕量化與油耗緊密相關(guān)，而油耗又與二氧化碳排放、節(jié)能減排直接關(guān)聯(lián)。
實(shí)驗(yàn)證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%;汽車整車重量每減少100公斤，每百公里油耗可降低0.3-0.6升;汽車重量降低1%，油耗可降低0.7升。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車平均油耗的法規(guī)要求日益提高，歐洲目標(biāo)：2015年實(shí)現(xiàn)平均油耗5L/100Km(120q/Km)，2021年實(shí)現(xiàn)平均油耗4L/100Km(95q/Km)。我國(guó)2010年乘用車平均油耗7.73L/100Km，國(guó)家規(guī)劃目標(biāo)：2015年新車5.9L/100Km;2020年新車4.5L/100Km;2020年商車油耗降低30%;這一標(biāo)準(zhǔn)還比美國(guó)要略高一些。法定的油耗目標(biāo)提升，是汽車輕量化發(fā)展的必然趨勢(shì)。
此外，國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車輕量化的作用定位大幅提升，歐洲汽車工業(yè)協(xié)會(huì)提出實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的基礎(chǔ)在于汽車小型化+輕量化;美國(guó)汽車輕量化目標(biāo)，2020年較2010年減重25%。我國(guó)各汽車生產(chǎn)企業(yè)新車開發(fā)已將輕量化作為重要指標(biāo)并納入開發(fā)流程，上汽車集團(tuán)等主要企業(yè)已將汽車輕量化定為企業(yè)重要戰(zhàn)略發(fā)展方向之一。
新能源汽車的發(fā)展更需要汽車輕量化。由此來看，我國(guó)國(guó)產(chǎn)車可實(shí)現(xiàn)的整車減重比率為13%至16%，汽車輕量化仍有很大的潛力。
汽車輕量化將促進(jìn)高強(qiáng)度高的應(yīng)用，其市場(chǎng)前景十分廣闊。與會(huì)專家介紹，目前歐美系車HSS(注：HSS高強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度>180MPa)級(jí)以上鋼用量60%以上，日韓系車HSS級(jí)以上鋼用量50%以上;我國(guó)目前自主品牌車HSS給以上鋼用量已達(dá)50%左右，但先進(jìn)高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用比例只有5%左右，有較大的發(fā)展空間。
業(yè)內(nèi)人士指出當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家汽車輕量化首選使用高強(qiáng)鋼，轎車主流車型高強(qiáng)鋼的使用比例基本在60%以上，最高達(dá)80%，最高強(qiáng)度達(dá)1500MPa，到“十二五”末，我國(guó)汽車輕量化減重目標(biāo)是以2005年車型為基數(shù)，減重20%左右。為此，在“十二五”末，我國(guó)汽車用高強(qiáng)鋼平均比例要達(dá)到30%。為適應(yīng)汽車輕量化的要求，國(guó)內(nèi)重點(diǎn)發(fā)展700MPa及以上高強(qiáng)度汽車大梁板、780-1500MPa高強(qiáng)度汽車板。
高強(qiáng)度冷彎型鋼在汽車上應(yīng)用很廣泛，如小型客車，多數(shù)用異形開口型鋼，如車窗，雨水槽，座椅機(jī)滑輪。大客車多數(shù)用閉口的方矩形鋼，貨運(yùn)汽車多數(shù)用開口冷彎型鋼;專用車輛如消防車，工程車多數(shù)用方矩形和異形冷彎型鋼等。大中型客運(yùn)汽車及轎車的大梁、管架、門窗、座椅等，采用高強(qiáng)度冷彎型鋼，貨運(yùn)汽車車身、駕駛室、車箱的構(gòu)件，同樣需要大量高強(qiáng)度冷彎型鋼。
與會(huì)的業(yè)內(nèi)專家就國(guó)內(nèi)外先進(jìn)高強(qiáng)度鋼板材的最新發(fā)展、汽車輕量化的設(shè)計(jì)及模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、主機(jī)廠對(duì)各種級(jí)別高強(qiáng)度鋼的用量與需求、配件廠對(duì)各種級(jí)別高強(qiáng)度鋼的用量與需求、輥壓成型中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展等鋼鐵、汽車產(chǎn)業(yè)鏈各方所關(guān)注的熱點(diǎn)進(jìn)行深層次的廣泛探討和交流。
業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，汽車行業(yè)是鋼鐵行業(yè)主要下游用戶之一，目前在制造汽車的原材料中，鋼鐵所占比重達(dá)60%-70%。隨著城鄉(xiāng)居民生活水平的提高，節(jié)能和環(huán)保型汽車、汽車輕量化等需求變化將推動(dòng)汽車消費(fèi)需求升級(jí)，引導(dǎo)鋼鐵企業(yè)重點(diǎn)發(fā)展700MPa及以上高強(qiáng)度汽車大梁板、780-1500MPa高強(qiáng)度汽車板、高強(qiáng)及超高強(qiáng)簾線鋼等鋼材產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性。采用700MPa及以上超高強(qiáng)度大梁板，提高各種高強(qiáng)鋼強(qiáng)度級(jí)別和應(yīng)用比例，可使新型轎車單車平均減重8%-10%，估算僅轎車就可節(jié)材130萬噸。
未來我國(guó)汽車用鋼發(fā)展方向之一是開發(fā)和生產(chǎn)高強(qiáng)鋼，到“十二五”末，我國(guó)汽車用高強(qiáng)鋼平均比例要達(dá)到30%，其中超過980MPa的高強(qiáng)鋼數(shù)量將達(dá)到50萬噸甚至更高。為適應(yīng)汽車輕量化的要求，汽車用鋼向高強(qiáng)韌化發(fā)展。重點(diǎn)發(fā)展700MPa及以上高強(qiáng)度汽車大梁板，780～1500MPa高強(qiáng)度汽車板，高強(qiáng)、超高強(qiáng)簾線鋼等產(chǎn)品。目前商用車中貨車使用的高強(qiáng)鋼品種主要有大梁板、車橋鋼和車廂板材、彈簧扁鋼、齒輪鋼等;客車使用的高強(qiáng)鋼品種主要有大梁板、車橋鋼、彈簧扁鋼(更多地使用氣囊)、齒輪鋼、車框架用冷彎型鋼等。轎車因使用高強(qiáng)鋼、激光拼焊、熱成型及液壓成型等材料和技術(shù)，用到的高強(qiáng)鋼品種主要有：白車身的框架和安全件用超高強(qiáng)冷軋板及熱鍍鋅板、底盤及內(nèi)板使用的高強(qiáng)度深沖冷軋板及熱鍍鋅板、覆蓋板使用的高強(qiáng)吸能冷軋板及鍍鋅板。、
目前國(guó)內(nèi)汽車用高強(qiáng)度鋼材在產(chǎn)量、質(zhì)量、品種、規(guī)格上與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定的差距，除了部分鋼種尚在開發(fā)之中，一些高強(qiáng)度鋼品質(zhì)不太穩(wěn)定、高強(qiáng)度鋼的成形技術(shù)沒有完全解決，國(guó)產(chǎn)鋼材在滿足汽車用鋼的強(qiáng)度和耐性方面，其深沖性和強(qiáng)塑性還不到位。以易切削非調(diào)質(zhì)鋼為例，國(guó)內(nèi)大多數(shù)鋼廠還停留在保強(qiáng)度情況下提高韌性的階段，而國(guó)外則在研究晶內(nèi)鐵素體。這種材料目前國(guó)內(nèi)鋼廠在實(shí)驗(yàn)室也能做得出來，但還不能達(dá)到工業(yè)化。再有，我國(guó)高強(qiáng)度鋼的加工技術(shù)，尤其是輥壓成型技術(shù)和國(guó)外相比還存在不小的差距，因此一些高端車的關(guān)鍵部件還是依靠進(jìn)口。目前，我國(guó)仍有30%左右的汽車鋼進(jìn)口。
如今，國(guó)外已研制出更高級(jí)別的高強(qiáng)度鋼板，如有的國(guó)家已研制成更高屈服強(qiáng)度的鋼板，現(xiàn)代汽車的重型載貨車也采用了高強(qiáng)鋼板。研發(fā)多相鋼，其中鐵素體-貝氏體鋼強(qiáng)度級(jí)別為500MPa，雙相(DP)鋼和相變誘發(fā)塑性(TRIP)鋼強(qiáng)度級(jí)別為600-800MPa，復(fù)相(CP)鋼強(qiáng)度級(jí)別在1000MPa或更高。這些鋼成塑性能很好，日本的汽車公司進(jìn)行了590MPa級(jí)高強(qiáng)度鋼板在車身的應(yīng)用研究，通過實(shí)車檢測(cè)，剛度的碰撞性能滿足要求，比采用440MPa級(jí)鋼板時(shí)降重10Kg。
為了滿足汽車行業(yè)的汽車輕量化發(fā)展對(duì)高強(qiáng)度鋼材的需求，《鋼鐵行業(yè)十二五規(guī)劃》明確指出，重點(diǎn)發(fā)展700MPa及以上高強(qiáng)度汽車大梁板，780MPa-1500MPa高強(qiáng)度汽車板等。國(guó)內(nèi)一批大型鋼企正在積極努力研發(fā)，諸如寶鋼研制的高強(qiáng)度鋼板用于制造汽車大梁、橫梁、傳動(dòng)軸和轎車底盤零件等結(jié)構(gòu)件。
鞍鋼研發(fā)成功屈服700MPa級(jí)超高強(qiáng)汽車大梁板。這種700L-Z鋼板強(qiáng)度較高，要采用輥壓方式生產(chǎn)，對(duì)鋼板的各項(xiàng)性能指標(biāo)要求較高。鞍鋼通過兩輪冶煉及四次試軋，成功解決了疲勞強(qiáng)度低的問題，通過疲勞試驗(yàn)評(píng)價(jià)。今年1月，超高強(qiáng)汽車大梁板700L-Z已通過了一汽集團(tuán)使用前期認(rèn)證評(píng)價(jià)。這標(biāo)志著鞍鋼研發(fā)成功屈服700MPa級(jí)超高強(qiáng)汽車大梁板正式進(jìn)入一汽集團(tuán)采購(gòu)程序，填補(bǔ)了鞍鋼在超高強(qiáng)汽車大梁鋼板方面生產(chǎn)的空白。
高強(qiáng)度鋼在汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)用量將日益增加，潛在市場(chǎng)相當(dāng)巨大。在“十二五”期間，新能源汽車將是我國(guó)汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向。未來10年，我國(guó)將投入超過1000億元的資金，用于扶持新能源汽車市場(chǎng)。在“十二五”期間將大力發(fā)展新能源汽車，建立完備的鼓勵(lì)消費(fèi)和使用系統(tǒng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2015年新能源汽車的年銷量將達(dá)到100萬輛左右。屆時(shí)我國(guó)將實(shí)現(xiàn)2500萬輛產(chǎn)能規(guī)模，給占世界汽車產(chǎn)量的30%，其中乘用車約占80%，商用車給占20%。未來幾年，高強(qiáng)度鋼在汽車中應(yīng)用將迅速增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率達(dá)到5%。
針對(duì)國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼的應(yīng)用強(qiáng)度級(jí)別、應(yīng)用比例以及高強(qiáng)度鋼的研發(fā)和生產(chǎn)等方面存在的差距，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為在縮小和消除這些差距，根本在于加強(qiáng)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)、冷彎型鋼企業(yè)和汽車制造企業(yè)合作研究開發(fā)，在高強(qiáng)度鋼生產(chǎn)工藝裝備、新產(chǎn)品的研究開發(fā)、高強(qiáng)度鋼輥壓成型技術(shù)的優(yōu)化等方面加大研究力度，這是國(guó)產(chǎn)汽車鋼占領(lǐng)市場(chǎng)、走向國(guó)際的重要路徑。