汽车用的钢材 别被高强度钢忽悠了

聊聊车用钢那些事儿

即便对于现代人来讲, 用钢制造汽车这样的观点是最为基础的常识, 然而好多人对于车用钢的领悟依旧停留在低碳钢的层面。实际上, 尽管同样都归于钢材范畴, 眼前时代的车用钢与几十年前的车用钢相比, 根本无可比性。在最近几十年里, 针对车用钢的探究始终在大步迈进，车用钢板变得越来越薄, 钢材的强度以及耐腐蚀性能都有了极大程度的提升。众多钢铁企业为了应对新材料所带来的冲击, 正竭力与汽车企业展开合作, 进而开发出能够比得上铝合金、塑料、碳纤维复合材料的轻量化且高强度的钢。

然而, 于混杂的汽车市场之中, 当下诸多企业皆宣称自身使用了“高强度钢”, 实则对于何种级别的钢才能算作“高强度钢”并无一个确切的定义, 其指标是伴随钢材强度提升的进程而增长的。实际上, 这类似于现今车型名称当中的“新”, 无论是何种“新XX车型”、何种“全新XX车型”、何种“新一代XX车型”，皆是相对于上一代而言的。于是乎, 企业市场部持续施展混淆视听、大放烟幕弹的手段, 只要是处于 300Mp 级别以上的便都称作“高强度钢”。那些都被称作“高强度钢”的钢材其强度或许会相差出一倍。

鉴于上面所说的两点, 我认为能够就车用钢这个话题展开一番交流, 并且为了使内容更为丰富, 我觉得能够先从钢的应用历史着手聊起。

1、钢铁的发展略史

春秋战国时期就开始有关于炼铁的记载

说到钢的历史, 最早能追溯至春秋战国时期, 那时主流金属材料是青铜, 这毫无争议, 然而青铜不管作为工具还是武器都有“脆”的问题, 为寻觅更好的替代材料, 那时的人们研发了早期冶铁技术, 春秋战国时期的冶铁技术称作“块炼法”, 是因炼出的铁呈块状, 而且软, 此时的铁器相较于青铜器并无太大技术优势。

汉代的冶铁技术进步，铁器逐渐普及

汉代时, 冶炼技术有了改进, 风箱升级致使冶铁炉炉温升高, 人们还意识到碳对铁硬度有影响, 渗碳技术开始出现。汉代的冶炼法称作“炒钢法”, 其因炼钢时搅拌锅中铁水并加入合金元素的过程和炒菜相似。此外, 为排除杂质, 折叠锻打技法渐趋成熟。优质的铁先用于制作兵器, 所以很多汉代墓葬中有铁质兵器出土。

出土的三国时期铁刀

三国时期吴国制造的铁质兵器, 在图中呈现, 能够瞧见那时关于冶铁的技术已然相当成熟, 铁质的兵器得以被普遍运用, 这些兵器在形制层面出现了铁刀, 还有铁戟, 再者有铁矛, 另外也有铁镞等, 这个时候铁已然彻底取代了青铜的地位, 人类历史随之迈入了铁器的时代。

唐刀的材料已经可叫做钢

一直到了唐代的时候, 实际上冶炼以及锻打各方面的方法并没有堪称十分显眼的改变过程, 借助于经过长时间缓慢积累起来的经验, 那些铁匠们已然能够对铁制品内部所包含的碳量予以有效的控制。就比如说具有一定代表性的唐刀, 其含碳量大概是处于0.5%至0.6%的范围区间之内, 这样的碳含量已然是属于钢这一范畴了。含碳量能够得到有效的控制, 从而促使唐刀能够同时取得兼顾着韧性以及硬度这样的效果, 这同样也是唐刀在海外声名远扬的其中一个缘由。事实上一直到了今天, 在钢铁冶炼这个领域当中最为基础的那一部分同样是对含碳量进行有效的控制, 依据所需要应用的不同用途进一步调整含碳量, 以此去对钢所具备的韧性以及硬度这两个关键性的性质进行精准的调整。当然了, 古代的人, 为了能够让刀剑, 同时拥有韧性和硬度, 发明出了, 包钢、夹钢等, 制作工艺, 这已经不在, 本文的讨论范围之内了。

第一次工业革命将制铁推上了工业化的道路

第一次工业革命时期, 是人类对于钢铁需求量出现第一次飞跃之际。蒸汽机被发明出来, 这使得人类首次摆脱了依靠畜力进行生产以及繁重的体力劳动, 燃料驱动的机器让人类的生产效率提升了几个等级。

英国的纺织厂依赖于钢铁制造的蒸汽机和织布机

蒸汽机车也是钢铁的消耗大户，以及与之配套的铁轨

原本在英格兰的纺织厂里, 成群女工操作木质纺织机织布的场景已不见, 取而代之的是发出轰隆声响的钢铁机器。在欧洲大陆上, 铁轨架起, 蒸汽机车当下开始取代马车, 成为人类主要的交通工具。从这个时候起, 人类已然无法离开钢铁, 而且对钢铁的需求还与日俱增。

第二次工业革命将汽车与钢铁联系到了一起

如今，少量高性能车仍然使用钢铁制造

在第二次工业革命那个时期, 汽车诞生了, 与此同时, 钢铁行业踏上了一个新的台阶, 二者之间长达百年的纠葛从那时起开始了。直到如今, 在现代的汽车上, 纵使已经见不到那个“奔驰一号”的踪影了, 然而它们依旧是运用钢铁来制造出来的, 甚至就连一些超级跑车也是如此。

2、汽车用钢的强度等级

现代汽车的车身由多种不同强度的钢材拼焊而成

当今时代的汽车, 其车身是依靠把不同强度的钢板, 相互焊接在一起构成的, 不同强度等级的钢板, 被应用于受力环境存在差异的各个位置, 某些受力条件较为严苛, 并且无法采用粗厚钢板的位置, 会选用强度最高的钢材, 这正是人们常说的“好钢用在刀刃上”这种情况。

车的身体是怎样的一种拼写方式? 去阅读以明白更多相关内容了>>以车的身体而论是怎样的一种拼写方法? 去阅读从而了解更多相关情况了>>。

厂商公布的车身用钢强度图

现今, 好多厂家都声称自己采用的是“高强度钢”, 然而, 有胆量公布车身各个部位钢材强度图的厂家却没几个有多少了, 有的厂家即便公布了车身强度图, 那也仅仅是示意了不同强度的钢材被用在了不同的位置, 可并没有标明钢材的具体强度数值, 另外一些品牌实力强大雄厚的企业更是根本不屑于去公布这些数据。

有一些名词需要解释, 日本人以及韩国人将高强度钢称作高张力钢, Mp也就是兆帕, 它是强度单位, 1Mp的强度意味着, 在1平方厘米, 也就是像指甲盖那么大的面积上, 施加10kg, 也就是俩西瓜那么重的力, 而此时该受力材料不会发生变形。

从公布的车身强度图予以查看, 实际上, 最高强度的钢使用量并非很多, 仅仅是用在了防撞梁以及一些加强部位之上, 车身大部分结构钢的强度并不高, 这乃是依据受力情况存在差异而进行的设计, 毕竟高强度钢的价格较为昂贵, 且不容易加工。

所以, 当在看厂商宣传资料之际, 看到“我们的车身采用了 1000Mp 级别高强度钢制造”这般宣传语之时, 千万别误以为全车都是运用这种钢制造而成的。事实上, 或许仅仅只有四门防撞梁的那几根杆达到了这个强度级别。

3、利于冲压的新型钢材

冲压是车身制作的主要方法

冲压成型还在模具上的车身零件

那些强度提升上去的材料造成的问题是其难以被加工成产品。一般轿车制造采用的是冲压办法, 使用模具挤压材料使之成型, 这类似于玩培乐多彩泥。当下轿车上使用的钢板强度变高, 这就使得对冲压工艺的要求更高, 并且现在深冲部件数量众多, 材料在进行冲压时容易出现裂纹以及折皱。

冲压损坏的零件

如下图所示的部件, 是冲压过程中不符合合格标准的产品, 其钢板没有依据要求进行延展从而形成相应形状, 边角的地方是进行冲压之时极容易出现形成死角的地方, 而不论是撕裂的情况还是折皱的状况, 普遍都会在这个位置出现。

并且也表明, 钢板于被冲压之际的时候, 始终是会存在拉伸情况的, 以及和模具之间的摩擦等一系列问题。而这些情况, 通通都会致使冲压成型的零件, 由于内部应力或者表面损伤的缘故, 从而存在着缺陷。

侧围是全车尺寸最大的冲压件，也是最难成型的部件

于是乎, 各个生产制造厂家, 都会针对冲压过程之中钢板的内部应力状况展开深入研究, 竭尽全力去消除内部所积累起来的应力。与此同时, 就大面积冲压件的厚度方面进行研究, 能够知晓钢板的哪些部位在拉伸的时候表现得较为严重, 以及究竟多大的冲深才能够确保钢板不会出现撕裂的情况。

新型钢材可以解决冲压成型和材料强度高难加工的问题

有一种新型钢材正被应用于汽车车身的生产, 其目的在于从根本上解决高强度钢的冲压问题, 这种钢材的基质是铁素体, 它比较柔软且韧性良好, 其中镶嵌着硬度好的马氏体, 冲压时它比较容易成型, 成型后的材料又具备相当的强度。

一些经过热处理的高强度结构件

针对B柱这个格外具备加强需求的位置, 部分厂家会运用热处理工艺, 将成型之后的B柱予以进一步加热以及淬火处理, 以此促使钢内部的晶相结构朝着更为完美的状态发展。这一情形等同于瓷器制作期间, 利用陶土塑造成为一定形状之后再实施加热固化的进程。通常来讲, 这些经过热处理的零件常常会展现出一种黑色的外观。

华钢：商用车正进入一个结构性变化时期

通用投资轻质钢材供应商 拟用新钢取代铝材

宝钢“补位”车用钢 汽车零件“3月有货”

日系车零部件体系生变国内钢企谋求“补位”

第三代汽车钢“出炉” 可助汽车节油5%

一汽集团与钢铁研究总院联手研制先进汽车用钢

武钢向标致雪铁龙西班牙工厂供应汽车用钢

宝钢上汽携手攻关汽车用钢“轻量化”

4、汽车用钢的耐腐蚀性

汽车制造使用的是低合金钢

当前, 汽车所使用的钢, 归属于低合金钢的范畴, 这是钢材里的一个分支类别, 这种钢材当中, 占据大部分比例的是铁元素, 仅仅存在少量的合金元素, 像碳元素、硅元素、磷元素、铜元素、锰元素、铬元素、镍元素等, 这些合金元素的含量, 是不会超过2.5%的。

低合金钢具备优秀的加工性能, 有着出色的强度表现, 与此同时, 它还拥有良好的耐腐蚀性。普通的低碳钢于自然环境里会生成棕红色的氧化层, 这些氧化层极为酥松, 而这便是我们平常所说的铁锈。然而低合金钢在自然环境中会生成褐色的致密氧化层, 这种氧化层会紧紧附着于钢表面, 进而起到隔绝内部钢继续遭受外界侵蚀的作用。这种防锈的机理跟铝合金、锌合金有一定相似之处, 只是对于低合金钢而言, 锈层转变为稳定的保护性锈层常常得耗费几年时间, 锈层颜色从浅黄变化至褐色, 然而铝合金形成保护性锈层仅需要很短时间呢。

耐候钢经常裸露使用在建筑外立面

耐候钢生成锈层之后, 具备特殊的艺术效果, 所以, 它成为很受新锐设计师幻影重视的建材。

鉴于这种特性, 低合金钢还能够称作耐候钢（耐气候腐蚀钢）。耐候钢常常被用于制造车辆、船舶、桥梁、集装箱等, 并且无一不在其表面进行油漆涂装。然而在建筑装饰领域却更偏向于裸露使用耐候钢, 这是因为耐候钢即便裸露使用也不会出现锈穿状况, 而且其自身所产生的褐色锈层可以形成一种特别的艺术效果, 于是一些特殊建筑常常运用耐候钢板焊接起来用作外立面使用。

由于钢材性能的提升，汽车厂商的防锈处理也越来越草率

对于汽车而言, 当下众多厂商运用底盘橡胶喷涂的情况越来越少, 也就是民间通常所说的“底盘装甲”。诸多新车底盘直接将钢板外露, 钢板表面仅仅有原厂底漆以及与车辆外观颜色相同的色漆。这表明在车辆出厂的时候, 仅仅经历了电泳镀底漆以及色漆喷涂这两个工序。只有在车辆前轮后面的溅射区域, 会有一层极其薄的软性橡胶涂层存在, 这些涂层所起到的作用是避免车轮带起的砂石对底盘钢板造成撞击。从这些方面的变化来看, 好像能够从中看出厂家对于自身产品耐腐蚀的能力充满信心。

讲究的企业会装上塑料底盘护板

护板下面依然是只经过简单处理的钢板

有一些相对比较注重细节、追求精致的厂家, 会为车辆的底盘安装上塑料材质的护板, 这些护板具备这样的功能, 既能将沙石对底盘钢板的撞击进行有效隔绝, 又能够对底盘处的气流起到梳理规整的作用。并且, 在这些塑料护板的下方所呈现的是底盘钢板, 而该底盘钢板仅仅只有一层底漆。

网友会认为这种锈层是质量问题

对于悬挂那些能够进行更换的部件, 厂商所采取的处理方式显得愈发随意。比如说, 像上面所展示的图片内容, 是某位网友在论坛之中提出的问题, 该网友表示自己车辆的底盘出现了生锈的情况。实际上, 图片里生锈的部位在车辆出厂的时候根本就未曾进行过涂装处理。而悬挂的某些部件属于锻造而成的, 鉴于锻造出来的零件精度相对较差, 因而还需要在其基础之上进一步通过机加工来制作出一些安装面。然而, 这些经过加工制作出来的安装面常常并未进行涂漆操作, 直接就这样暴露在空气中, 到了今天便出现了生锈的情形, 并且这些呈现黄色的锈便是耐候钢的初期锈层。

类似情况在试车中非常常见

于日常试车期间, 常常对车辆悬挂以及底盘予以观察, 但凡钢制悬挂零件, 皆会呈现图里之情状, 此乃正常现象, 车主全然不必忧心。相较于底盘悬挂这般看不见的部分, 外观件的处理可要精细许多, 故而电镀、底漆、多层油漆主要是基于美观需求的考量。

集装箱也使用低合金钢制作，海中使用十几年不成问题

再有一种情况是集装箱, 那种用耐候钢制作的集装箱, 不像汽车那样有着镀锌、电泳底漆、多层喷涂表漆等诸多繁杂工序, 它在使用寿命里, 每日皆要经受海风、海水、盐雾之类的侵害, 其使用环境比汽车恶劣许多, 然而这些集装箱使用十几年都毫无问题, 好多集装箱十几年后经过翻新依旧能够继续投入使用。

不是能随意乱用汽车用钢的, 商人贪图便宜做出的决定, 往往是因小失大, 技术员没办法拗过大老板呀。

任何事情都存在着特殊的例子, 而这些特殊的例子总是出现在中国。在几年之前, 就有某个刚刚开始发展起来的自主品牌, 使用低碳钢来制造汽车, 最终导致汽车底盘在两年的时间里就出现了生锈穿孔的情况。最近, 类似这样的事情再次发生了。有的时候, 领导仅仅凭借一时的想法做出的决定, 真的是非常可怕的。当商人参与到关于技术问题的讨论当中时, 其最终产生的结果往往是让人意想不到的。

5、汽车用钢的未来

目前, 车用钢板的厚度已然下降到了0.6mm, 我觉得这已然抵达了钢板厚度的极限, 即便钢板自身强度极高, 一旦再变薄, 那也丧失了诸多材料本身的结构稳定性, 当下, 车用钢板遭受新材料的挑战越发大了, 铁的原子量致使其密度无法改变, 借由减薄来减重的途径好像也走到了尽头, 如今, 铝合金正逐步在高端车上兴盛起来, 全铝的SUV, 采用铝制作车头结构的5系以及A6, 都在表明这点。

捷豹的全铝车身

关乎钢铁企业来讲, 汽车用钢在其产品销量里占了约三分之一, 一旦市场被制铝企业夺去, 结果将会极其可怖 , 所以当下钢铁企业费尽心思把汽车企业和自身连接到同一条船上, 毕竟那么多年关系积攒下来的人情还是存在的, 于是汽车与钢铁企业联合研发新型钢材的情形相当多, 尤其是日本企业 , 日本汽车企业很不情愿采用新材料, 这么多年较为知名的铝制跑车仅有本田的 NSX。像R35这般的跑车, 均在运用钢制车身, 具备如此重量的车辆, 想要跻身超跑阵营, 着实是不容易的事情, 要是采用更轻量化的材料, 其性能难道就不会表现得更为出色吗?

塑料覆盖件越来越多

此外, 塑料对钢铁材料造成冲击, 我们都清楚, 汽车的外壳钢板纯粹只是起到构成形状、密闭车舱空间的作用, 几乎不承受力。要是用塑料制造车辆外壳, 不仅价格低廉、易于成型, 并且在针对行人保护以及碰撞后自动恢复形状这些方面, 相较于传统的软钢更具优势。塑料唯一存在的缺点便是阻燃性, 不过添加阻燃材料后能够得到改进, 所以许多塑料覆盖件逐渐趋于实用化, 像Smart便是如此。

在新材料处处形成围追堵截态势的情况下, 钢铁于汽车领域究竟还可以被使用多长时间变得令人心生疑虑。然而, 鉴于当下处于仍是商业主导的社会, 所有事务均由商人予以决定, 钢铁企业历经百年时间的积累, 均具备雄厚的实力, 因金钱关联而对新技术的推进造成阻碍的事例也并非罕见。只要能够拥有充足的喘息机会, 这般钢铁企业便能够顺利实现转型, 成为新材料综合企业, 或者收购较为成熟的新材料业务。

华钢：商用车正进入一个结构性变化时期

通用投资轻质钢材供应商 拟用新钢取代铝材

宝钢“补位”车用钢 汽车零件“3月有货”

日系车零部件体系生变国内钢企谋求“补位”

第三代汽车钢“出炉” 可助汽车节油5%

一汽集团与钢铁研究总院联手研制先进汽车用钢

武钢向标致雪铁龙西班牙工厂供应汽车用钢

宝钢上汽携手攻关汽车用钢“轻量化”