摘要：在汽車輕量化與提 高碰撞安全性能的基礎(chǔ)上 ，首先簡單介紹 了汽車常用鋼和汽車用高強度鋼種類．并簡述 了幾種常用高強度鋼的強化機制和性能，概述了 2 種 高強度鋼的成形工藝，指 出了其在成形時存在的問題以及改善其成形性的措施。介紹了高強度鋼在汽車車身中的應(yīng)用情況，展望了高強度鋼在未來車身中的應(yīng)用前景。大量采用高強度鋼在加快汽車輕量化進(jìn)程和提高汽車碰撞安全性能方面有重大作用。

        隨著世界能源與環(huán)境問題的13漸突出．人們對汽車碰撞安全性能要求的不斷提高以及環(huán)保意識的逐漸增強，各國對碰撞安全性和環(huán)保法規(guī) 的管制也更加嚴(yán)格。“一高二低”( 即碰撞安全性能高、污染低和能耗低 )已成為汽車設(shè)計過程 中所要達(dá)到的主要 目標(biāo)之一 l]。其 中降低 油耗是應(yīng)對污染 和能耗問題的重要措施之一。汽車油耗除與發(fā)動機本身性能有關(guān)外，還和整 車質(zhì)量密切相關(guān) 。 日本專家研究表明：汽車每 減 輕 10％ ．油 耗 可 減 少 8％ ～10 ％ _2 ]。 由此得 出，在汽車上增加輕量化 材料的使用量 ，可以減輕汽車質(zhì)量 ，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果 ，但是，汽車輕量化與提高汽車碰撞安全性能兩者之間相互矛盾。采用輕量化材料 ，材料 的強度降低 ，汽車碰撞安全性下降。車身設(shè)計 中采用高強度鋼能夠同時實現(xiàn)汽車輕量化和提高碰撞安全性兩個目標(biāo)。隨著汽車碰撞安全性能的不斷提升以及輕量化進(jìn)程的推進(jìn)．高強度鋼已逐漸成為了許多新車型車身的主用材。由此可見，研究高強度鋼在車身中的應(yīng)用，對于汽車輕量化和提高碰撞安全性能具有重大意義。

1、車身常用鋼板種類

目前國內(nèi)汽車用鋼板60％左右來自于寶鋼，30％左右來自于首鋼、武鋼和鞍鋼，還有一小部分則從國外采購。

常用車身鋼板主要包括以下幾種。

1) 冷 軋鋼板 (D C 系列 ，SPCC ，SPCD ，SPCE 及Stl2 ，Stl3 ，Stl4 ，Stl5 ，Stl6 )。

2 ) 熱軋鋼板 (SPH C ，SPH D ，SPH E 及 SAPH 370 ，SA PH 440) 。

3 ) 加磷 高 強度 鋼 (B 170P1 ，B210P1 ，B250P1，BP340 ，BP380) 。

4 ) 雙相 高強鋼板 (B240／390DP ，B280／440D P ，B 340／590D P ，B440／780D P ) 。

5 ) 烘烤硬化鋼(B140H 1，B 180H 1，B H 340 )。

2、車身用高強度鋼性能

目前汽車的車身材料主要以鋼板為主。通常情況下．車身質(zhì)量約占整車總質(zhì)量的30％ ～40％l4]，因此．選擇同時具備輕量化與高性能兩種特質(zhì)的高強度鋼對降低汽車的生產(chǎn)成本，延長其使用壽命，降低油耗和提高碰撞安全性等有著重要影響。

2．1 常用高強度鋼

國家已公布的汽車用高強度鋼大致可分 2 類 ：傳統(tǒng)高強度鋼(CH SS)和先進(jìn)高強度 鋼 (A H SS ) ，如
圖 1 所示 。

圖 l 各種鋼板的屈服強度與拉伸率的關(guān)系
Fig ．1 R elation betw een yield stren gth and elongation of steel

CHSS 通常是采用固溶強化、析出強化和細(xì)化晶粒強化等手段進(jìn)行強化所得到的鋼種，主要包括烘烤硬化鋼板(BH )、高強度無間隙原子鋼( H S—IF )、低合金高強度鋼 (H SLA ) 、各向同性鋼板 (IS )和碳錳鋼(CM n)。AHSS則是指通過相變進(jìn)行強化所得到的鋼種 ，其組織中存在 2 種情況 ：一種是包含有馬氏體、貝氏體和殘余奧氏體三相的組織；另一種是包含有馬氏體和殘余奧氏體的組織，通常包括雙相鋼(DP ) 、孿晶誘發(fā)塑性鋼 (TRIP )、復(fù)相鋼(cP )和馬氏體級鋼 (M art) 等[6]。 目前一般所說的高強度鋼主要是指先進(jìn)高強度鋼。

2．2 常用高強度鋼強化機制與性能

下面簡單介紹常用 的 3 種高強度鋼 。

1) 雙相鋼(DP 鋼)。D P 鋼的微 觀組織為鐵素體（F）和馬氏體（M）。M 彌散分布在 F 基體上 ，形
成具有良好成形性和高強度的DP鋼。其微觀組織主要是通過亞溫淬火等方法得到。DP鋼的強度由M 的含量決定，M數(shù)量越多，DP鋼的強度越高。DP鋼的優(yōu)點是：屈強比低 ，具有室溫延遲時效性，加工硬化率和伸長率都較高 。這是由于奧氏體 (A )在轉(zhuǎn)變成 M 時體積膨脹，產(chǎn)生了存在于 F 中的高密度非釘扎的位錯所致。另外，雙相鋼的烘烤硬化性能較高，碰撞時能吸收很高的能量，其安全性比普通碳鋼高50％。D P 鋼常用于制備形狀復(fù)雜的高強度結(jié)構(gòu)件。D P 鋼是目前所用高強度鋼板中最常用的，通常用于車身上的各種防撞梁 、加強板 、連接板等。

2 ) 烘烤硬化鋼 (BH 鋼)。B H 鋼的強化機制是殘留于鋼中的間隙固溶原子碳和氮產(chǎn)生的高溫應(yīng)變時效 。即溶解在 F 中的碳 、氮原子 聚集在應(yīng)變產(chǎn)生的位錯處 ，并被限制其運動。BH 鋼的屈服強度低 、屈強 比低 、延展性較好和抗 凹性好 。主要用 于發(fā)動機蓋板、門外板 、行李箱外板 、頂蓋板 。

3 ) 馬氏體鋼(M 鋼 )。鋼的顯微組織絕大部分為馬 氏體組織 ，M 鋼的抗拉強度較高 ，在 1000 M Pa
以上。M 鋼通常需進(jìn)行 回火處理以改變其塑性，使其在如此高的強度下 ，仍具有足夠的成形性能。

2．3 高強度鋼成形時存在的問題及解決措施

2 ．3．1 高強度鋼成形工藝

大多數(shù)高強度鋼的成形采用冷沖壓工藝，但是對于那些強度高、塑性差以及形狀復(fù)雜等難成形的高強度鋼，一般采用熱沖壓成形。冷沖壓工藝成形的零件由于材料的塑性有限，在成形過程中零件很容易出現(xiàn)起皺、開裂 、回彈等問后 ，此骨架發(fā)揮了高強度鋼抗沖擊能力高的作用 ，并帶動整個側(cè)面車身零部件整體抵抗高速沖擊載荷 。

從而大大降低 了碰撞時車身的侵入量 。對提高汽車碰撞安全性有重大作用。同理 ，頂蓋橫梁采用高強度鋼 ，同樣能提高汽車頂蓋的沖擊載荷 ，對提高汽車的安全性能有很大作用 。

縱梁類零件?？v 梁類零件與A ，B柱類 似，作為車身的側(cè)面，同樣需要起到保護作用，只是其保護的主體有所改變，主要保護機艙內(nèi)部零部件 ，例如發(fā)動機，因此，其板料同樣需要具有高強度和良好緩和碰撞中產(chǎn)生沖擊的能力 。某車型車身中左前縱梁總成 中采用高強度鋼 的零件示意如圖 9 所示。

3、前景展望

前期大量研究結(jié)果表明，在汽車上應(yīng)用高強度鋼，能夠很好的滿足汽車輕量化的要求，滿足輕量化的同時并未增加生產(chǎn)成本，這是高強度鋼的應(yīng)用能夠不斷推廣的重要原因。

我國高強度鋼的研究方 向主要從下面幾個方面進(jìn)行。

（1）提高高強度鋼材料強度級別 。據(jù)寶鋼相關(guān)資料介紹，其擁有國內(nèi)唯一一條超高強度鋼板專用生產(chǎn)線，可以生產(chǎn)最高強度達(dá)冷軋1500MPa，熱鍍鋅1000MPa的材料。目前為止，980MPa及以下強度零件的沖壓成形工藝已相對成熟 ；1200 M Pa B 柱零件的成形工藝 目前正在研究 中  。

（2）提高高強度鋼的成形。目前，以寶鋼、首鋼、武鋼、鞍鋼為代表國內(nèi)多家鋼鐵公司都在進(jìn)行針對高強度鋼的先進(jìn)形成方法的研究。目前為止，比較有研究潛力的先進(jìn)形方法是液壓成型與內(nèi)高壓成型。

（3 ) 提高高強度鋼在 車身中所占比例。通常情況下，高強度鋼主要應(yīng)用于骨架類零件，例如車身邊梁、橫梁、保險桿 、加強板 、邊梁加強板等。隨著高強度鋼成形工 藝的不斷提升，其在車身其他部位的應(yīng)用也將不斷擴大 ，例如 ，在前后地板上及機艙中的應(yīng)用 。

由此 ．在今后的研究 中對上述幾方面進(jìn)行深入探討對于提高我國高強度鋼的質(zhì)量和擴大其應(yīng)用范圍具有重大意義。

4、結(jié)語

隨著高強度鋼成形技術(shù)的不斷提升，其在汽車車身中的應(yīng)用會更加廣泛，發(fā)展前景非常樂觀。目前為止 ，高強度鋼大多應(yīng)用于車身骨架類零件上 ，在不久的將來 。還會應(yīng)用到整個 車身。大量采用高強度鋼是實現(xiàn)許多車企所追求的造安全 、環(huán)保 、節(jié)能的好車這一 目標(biāo)的重要措施之一。