汽车轻量化与安全性兼得，热成型钢板如何炼成？

【XCAR行业新闻原创】

随着汽车工业的发展，世界各国对汽车安全性、节能减排的要求越来越严格，使用超高强度钢不仅可以减轻汽车重量，实现节能减排，还可以提高汽车安全性。近年来，许多汽车厂商都推出了一系列新材料来提高车身钢板的强度，除了高强度硼钢，有的甚至采用全铝合金车身，甚至碳纤维车身，实现了强度与轻量化的兼顾。在近期泛科技兴趣社区的《变形金刚-钢铁之王：枪声实验》中，人们对上海大众斯柯达新款明锐车身上的一块热成型钢板产生了浓厚的兴趣。面对三种枪械的强力射击和专业拉伸机的考验，热成型钢板优异的强度给大家留下了深刻的印象。那么这块热成型钢板是如何制作出来的呢？为何如此出众？

通过实验，相信很多人都对新款明锐车身采用超过20%的热成型钢板印象深刻，那么这些热成型钢板是如何制作出来的呢？

汽车用钢的典型力学性能（红框内为热成型钢）

热成型钢板的加工方式对工艺要求非常高，采用特殊牌号的硼钢，加工时需在800~1200吨的压力机中以较大的压力进行冲压成型，最困难的是压力机中还需要复杂的水循环冷却系统，让钢材在模具中从约950℃快速冷却到约200℃，需要耗费大量的能源和设备投资。热成型钢在900℃左右完全奥氏体化，因此成形性好，成型精确。热成型钢板经过一次高温加工成型后再快速冷却，由全马氏体组织组成，强度大大提高。 一般高强度钢板的抗拉强度在400-450MPa左右，而热成型钢材在加热前抗拉强度已达500-800MPa，加热成型后则增至1300-1600MPa，屈服强度高达1000Mpa，意味着每平方厘米可承受10吨以上的压力，是普通钢材的5倍。其硬度仅次于陶瓷，同时还具有极佳的韧性和延展性。（注：屈服强度指钢材在发生塑性变形前所承受的最大应力，超过屈服强度，材料就会永久变形；抗拉强度指钢材在断裂前所承受的最大应力，超过抗拉强度，材料就会断裂。）

热成型钢板的强度是个什么概念？实验中，新明锐左右B柱加强板采用的热成型钢板只留下弹痕，却未被鲁格10/22运动步枪、64式手枪、92式手枪三大枪械击穿。笔者找到的另一个数据是，美国海军阿里伯克级导弹驱逐舰使用的结构材料是HSLA-80钢，其屈服强度为550MPa，而法国海军“凯旋”级核潜艇耐压壳使用的HLES100钢的屈服强度为980MPa。显然，新明锐的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。

高强度+轻量化，成就最强车身

可以说正是顶尖的材料技术让热成型钢板拥有了很高的强度，但热成型钢板带来的好处显然不仅仅局限于强度高。全新明锐所采用的热成型钢板遍布于前保险杠横梁、左右前纵梁、左右A柱加强板、中央通道、前后车门防撞杆等车身关键位置，占比高达整个车身的20%，在重量几乎没有明显变化的情况下，大幅提升了车身的结构承载能力。

新款明锐采用的热成型钢板分布在车身的核心关键位置。

众所周知，在正面碰撞中，如果A柱严重变形或者断裂，汽车的笼式结构将无法维持，乘员严重受伤的可能性将大大增加；在侧面碰撞中，如果B柱严重变形或者断裂，车门将无法支撑，车身很可能会断裂。通过使用高达20%的热成型钢板，新明锐在发生碰撞时，特别是在正面和侧面碰撞中，可以有效降低座舱的变形，对乘员起到良好的保护作用，使得车身刚度和强度更上一层楼，并在欧洲E-NCAP碰撞测试和国内C-NCAP碰撞测试中均斩获五星安全评级。

此外，由于热成型钢板的材料强度极高，在设计时可以用一个热成型部件来替代多个普通钢板的部件。这样也能有效减轻整车重量，让车辆更加节能环保。比如果壳网测试的新款明锐左右B柱加强板所用的热成型钢板，因为采用热成型技术一次成型，所以不再需要加强梁。在保证强度的同时，减少了多个部件，自然也就降低了汽车的油耗，同时还实现了大全景天窗的设计。

同时热成型钢板还具有良好的材料成型精度，消除了材料回弹的影响，可以实现复杂的形状。由于热成型钢板的特殊性能以及加热后成型的特点，使得普通冷冲压需要多道工序才能成型的复杂形状，在一次工序内即可完成。一次成型工艺的好处在于，可以保证钢板加工过程中，钢板内部的纤维流动不需要受到二次力的冲击，保证钢板保持最佳的强度和韧性，而且成型后零件快速冷却，因此零件成型后的回弹量很小，大大提高了材料成型的精度，更好的保证了零件的尺寸精度，为新明锐车身激光焊接的超高品质奠定了良好的基础。

总结：俗话说，科技是推动社会进步的决定性因素。从汽车早期的木质结构，到如今超高强度热成型钢板在全新明锐上的应用，科技在不断推动着汽车结构强度和安全性的进步。正是有了顶级热成型钢板材料的应用，人们才能感受到全新明锐这样高安全性能车辆带来的安全驾驶体验。我们也相信，会有越来越多的车型采用像这样的热成型钢板。