汽车热成型钢：提升车身强度的秘密武器

我写过好几篇关于汽车车身结构与安全、汽车钢板强度的文章，都涉及到一种材料：热成型钢。很多网友不解，问老侯热成型钢是什么，为什么它那么好，为什么在汽车上用得不多，哪些车用得多，哪些车用得少。今天老侯就给大家讲解一下：热成型钢，车身安全的中流砥柱！

什么是热成型钢？

热成型钢是指将钢板加热到950℃后，进行一次成型，然后快速冷却，使钢板的强度得到全面提高，经过这样处理的钢就称为热成型钢。

一般热成型钢的屈服强度在1000Mpa以上，每平方厘米可承受10吨以上的压力，将该材料用在车身上，可以在车体重量几乎没有明显变化的情况下，提高30%的承载能力，使汽车的刚度上升到一个新高度。

车身的强度取决于车身的设计，也取决于钢板的强度，因此车身重要防护部位的钢板强度至关重要，热成型钢板无疑是各类高强度板材中的佼佼者。

热成型钢板具有极高的材料强度和机械安全性。一般高强度钢板的抗拉强度在400-450MPa左右，而热成型钢板的抗拉强度高达1300-1600MPa，是普通钢材的3-4倍。其硬度仅次于陶瓷，却拥有钢铁般的韧性。热成型钢板主要应用在前后保险杠骨架、A柱、B柱等关键部位。因此，采用热成型钢板制成的车身，大大提高了车身的抗撞能力和整体安全性，能有效减少碰撞时座舱的变形，保护驾乘人员的安全。

热成型钢为何如此坚固？

为了说明这个问题，我们先来看看铁在高温下会发生什么情况。

下图是铁碳状态图，显示了金属铁在各种温度下的状态和其内部晶格结构。

我们不用太详细地分析，只要知道一点：铁的内部金属晶格结构在912℃时会发生质变。在912℃以下为体心立方结构，强度高；在912℃以上为面心立方结构，强度低。热成型钢就是利用铁的这一特性进行加工的。

具体处理过程为：

将室温下强度为500~600MPa的专用牌号硼钢（通常为22MnB5）加热到880~950℃，使其均匀奥氏体化，然后送入带有内部冷却系统的模具中进行冲压。硼钢在模具中从约950℃快速冷却到约200℃，使奥氏体转变为马氏体，使冲压件硬化，强度大大提高。

在国际上，热成型钢板的原材料均为欧洲钢铁巨头帝森克虏伯和安赛乐米塔尔的专利产品，所有钢板必须从欧洲进口。目前，中国仅有长春、上海两条生产线可以加工热成型钢板。但随着热成型技术越来越受到重视，相关生产线数量也在逐渐增多，一些自主品牌也开始使用热成型钢板，并建立了自己的生产线。

热成型钢的成本比普通钢材高出不少，虽然没有公开的数据，但普遍认为热成型钢的成本至少是普通钢材的5到8倍，这也是很多汽车厂家不愿意大批量使用热成型钢的原因。

热成型钢板的强度是个什么概念呢？在一次实验中，用鲁格10/22运动步枪、六四式手枪、九二式手枪对汽车B柱加强板所用的热成型钢板进行射击，留下了弹痕，但没有打穿任何洞。

美国海军阿利·伯克级导弹驱逐舰使用的结构材料屈服强度为550MPa，法国海军凯旋级核潜艇耐压壳使用的钢材屈服强度为980MPa。热成型钢板的强度足够高，可以用来建造超级战舰和核潜艇。

在汽车上，使用热成型钢的部件不能用钻头钻孔，上面的孔都是用激光切割的。由于强度和硬度极高，一旦发生变形，也不容易纠正，因此修复难度很大。

热成型钢在汽车中应用在哪里？

在之前的文章中，我曾对车身的结构安全性进行过分析，典型的安全车车身都是两头软、中间硬的，因此在最需要保护的乘员舱部位，如A、B柱、车门防撞梁、前纵梁、地板横梁、铰链加强板等部位，一般都采用热成型钢。这样乘员舱四周形成了一个坚固的笼状结构，在发生碰撞时不易变形，有利于保护车内乘客的安全。

一般来说，汽车的等级越高，使用热成型钢的量就越多，车身的强度也就越高。A级、B级、C级、D级车不仅以车身尺寸来区分，还以所用材料来区分。

各车型热成型钢使用比例

首先声明，有些车型没有公布车身结构，我们无从得知是否使用热弯型钢、比例是多少。我只介绍几个网上能找到的车型，不批评也不表扬，只用事实说话，不喜欢的就别批评我。

首先我们来看一个很不要脸的事情，国内和国外的标准真的不一样。

上图是北美版第六代捷达（也就是新速腾）和国产新速腾的材料分布图。红色区域代表车身中强度最高的“热成型钢”，屈服强度超过1000MPa。北美版从A柱一直延伸到C柱，包括整个B柱，几乎覆盖了整个车侧，就连中央传动通道也部分采用了热成型钢。整个白车身的热成型钢使用率达到了13%；而中国版的热成型钢比例为10%。底盘中央传动通道、后门框等处的“红色”热成型钢被改为“黄色”普通高强度钢。由此，乘客舱结构发生了一些明显的变化，车身强度肯定不如北美版。 中国版的轿车在发生碰撞时更容易变形，对乘员的保护也相对较差，难道中国人的生命真的比美国人更不值钱吗？

菲亚特Freemont车身结构图。除了基本的A、B柱结构全部采用超高强度钢外，A柱下方的防护结构、底盘中央通道、底盘横梁、车顶中间横梁等也均采用超高强度钢。

据称，雪铁龙C5轿车采用了目前合资车型中最强的钢板，车门防撞“钢管”（而非防护效果最好的梁式结构）和B柱内部加强筋都采用了抗拉强度达1800MPa的钢板。

天籁的780钢材很少用在前纵梁上，这是比较少见的设计，而天籁最高强度的980钢材（热成型钢）用在门槛结构和底盘中横梁的强度提升上，据统计大于590钢材的使用率为8%。

大众CC车身结构采用了高比例的热成型钢，提供了更好的保护性。

沃尔沃XC60不愧被誉为最安全的车，用料优质，结构合理。

据称，哈弗H7采用的热成型钢含量超过12%。

老侯点评

还有不少车型没有公布车身结构和所用钢板的强度等级，这里就没必要一一追究了。重要的是厂商是否在用心打造安全的车，用户是否愿意为安全付出代价。可以说，不少厂商为了降低成本，甚至根本不使用热成型钢。这样的车身结构，我们普通人还真敢买，只要舒适性配置够高端，价格够低，肯定能卖得好，这也是中国特色。希望有一天，人民能用脚投票，让那些在车身安全上做文章的厂商滚出中国市场，到时候，中国的汽车文化才彻底成熟。