浅析高强度钢在汽车轻量化中的应用

胡桂也

摘 要：高强度钢的应用为实现汽车轻量化目标不可缺少的材料之一，近年来我国的成形工艺以及计算仿真技术呈现出了良好的发展态势，在这样的背景下，高强度钢、双向钢以及热成形钢等在汽车部件制造中的应用越来越常见。本文对高强度钢在汽车轻量化中的应用进行了探讨。

关键词：高强度钢；汽车轻量化；应用研究

1高强度钢种类分析

将高强度钢的强度作为依据对其进行划分，主要能够将其分为高强钢与超高强钢。其中的高强钢标准为屈服强度处于210～550MPa之间，抗拉强度处于270～700MPa之间，对于超高强钢的定义是其屈服强度超过550MPa，抗拉强度超过700MPa。若将冶金学特征作为依据对高强度钢进行划分，主要能够将其分成先进高强度钢以及普通高强度钢。

1.1高强度钢分析

高强度钢归属于固溶强化钢范畴，通过对超低碳以及铝镇静钢中添加相应的固溶强化元素，例如磷、锰、硅，便能够使强度得到一定程度提升，其中抗拉强度能够达到450MPa。高强度钢在实际中的应用在机械性、化学处理性等方面的优势表现较为突出，目前在车身结构件以及开启件方面的应用较为常见。

1.2烘烤硬化钢分析

烘烤硬化钢的金相组织基础主要为铁素体，通过进行固溶强化来实现强度的提升，其所表现的一个明显特征是所使用磷元素能够在钢冶炼期间和碳以及氮之间发生一定的固溶强化。在进行钢板冲压时，铁素体中的位错密度会得到相应的提升，与此同时碳以及氮原子朝向位错的扩散距离发生一定的缩短，在烘烤硬化钢车身进行受热过程中，固溶体中碳以及氮原子扩散也会因此拥有了足够的能量，碳以及氮原子便能够在位错位置進行析出，使工件具备的屈服强度得到很大程度的提高，所以相关领域将此种类型的高强度钢称作烘烤硬化钢。

1.3双相钢分析

双相钢作为现阶段一种新兴的高强度钢，主要以相变为基础，基于微观组织角度而言，双相钢主要包含软铁素体以及硬相马氏体。对于双相钢具备的力学性能来说，其在拥有高强度的同时，还有着相对较高的加工硬化指数以及低屈强比。双相钢的获取主要是对低碳钢经过两相区热处理或者是针对低碳微合金钢两相区的热处理，马氏体在铁素体基体中主要以岛状分布形式存在，其含量处于5%～20%范围之内，钢的强度与马氏体含量之间呈正比关系，具体来说就是后者的含量越高，前者强度越高，通常来说钢的强度会保持在500～1200MPa之内。双相钢具备的伸长率和加工硬化率相对较高，并且其具有较为良好的抗疲劳性。当前双相钢的类型多种多样，能够应用在汽车安全件以及结构件的制造方面，例如对于汽车前内与后内纵梁的制造。

1.4相变诱导塑性钢分析

相变诱导塑性钢类型高强度钢的金相组织为铁素体、贝氏体和残余奥氏体。相变诱导塑性钢在发生变形时，残余奥氏体会产生诱导相变，从而会转化成马氏体，从而实现相变强化以及塑性增长。针对相变诱导塑性钢这一类钢来说，其具有较为良好的抗拉强度，同时拥有相对较强的成形性，和双相钢相比，相变诱导塑性刚具备的成形性要更为良好，同样其也融合了烘烤硬化钢的性能，有着较为突出的扩孔性。就当前总体情况来看，相变诱导塑性钢在汽车行业中还未得到广泛推广和应用。

1.5多相钢分析

此种类型钢组织和相变诱导塑性钢之间存在较多相似之处，其通常是以多种元素的合金成分体系作为基础，通过钛、钒等元素微合金化所形成的晶粒细化效应而形成相应的强化效应，与此同时搭配相应的卷取工艺而生产，其所包含的组织主要有铌、钛以及铁素体等。在马氏体、贝氏体和所产生的复合作用下，多相钢的强度通常能够达到800～1000MPa，拥有非常突出的吸收性能以及扩孔性能，在车门防撞杆以及保险杠等构件生产中的应用具有较强适用性。

2当前高强度钢在汽车轻量化中的应用情况探讨

为了实现汽车制造安全化与轻量化目标，在铝镁行业竞争激烈程度不断加剧背景下，20世纪90年代，国际钢铁协会的多家公司共同落实了超轻钢制车项目。该项目的主要内容是加强对高强度钢板的利用，同时积极融合液压成形以及激光拼焊板等现代化先进技术，促使所制造企业的重量和以往相比在减轻25%的同时，车身静态扭转刚度以及静态弯曲强度也获得了很大程度的提升，在这样的背景下，汽车安全等级已经能够充分满足欧洲最高标准。在ULSAB车体中对于高强度钢板的使用率达到了90%，在这当中的双相钢使用占比相对较高，除此种类型的钢之外，其中还融合了大约为4%的马氏体钢。近年来，欧美相关汽车企业在进行新款汽车研发过程中对于ULSAB项目技术的应用非常广泛，高强度钢在汽车的车身、底盘等部位的融合程度非常高。

国内汽车制造企业所应用的相关技术很大程度借鉴了国外母公司，伴随着长期的发展与进步，目前国内汽车制造对于高强度钢的应用水平和国外已经较为接近。然而针对国内的自主品牌汽车企业来看，与国外相关企业相比，其对于高强度钢的使用要相对较为落后，目前正在不断加大力度进行追赶。现阶段我国的自主品牌汽车企业对于一些新车型的开发加强了高强度钢的使用，到现在为止，高强度钢在汽车车身质量中的占比已经超过了45%。与此同时，现阶段我国的钢铁企业也在汽车用高强度钢的开发方面给予了较高的重视程度，并且在此方面投入了较多的人力、时间以及成本，目前已经有较多企业能够生产双相钢、烘烤硬化钢以及相变诱导塑性钢等多种类型钢。虽然当前我国的钢铁企业能够为汽车制造提供多种类型的高强度钢板，但是从整体来看，与国外相比，我国的高强度钢生产水平仍然有较大的提升空间。

3结束语

综上所述，就目前实际情况来看，高强度钢在汽车减重、降耗以及提高汽车安全性等方面的应用能够发挥非常重要的优势，本文探讨了高强度钢在汽车轻量化中的应用，以供参考。

参考文献：

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