车身安全与热成型钢工艺揭秘：WEY 摩卡的安全之道

车身安全和热成型钢工艺秘密

----WEY摩卡为什么说自己的车很安全？

除了24项主动安全配置，摩卡还能判断大部分危险并自动刹车，作为最后一道安全屏障，75%的高强度钢、合理的设计、激光焊接打造出极强的车身，为车内人员提供最后的安全保障。

我们小时候看过铁匠把烧红的铁锤打成形状，然后突然插进一桶水里。后来我们才知道，这叫淬火，是一种热处理工艺。其原理是铁加热到高温后，碳的固溶度增大，碳固溶在铁原子的晶体结构中形成奥氏体。奥氏体只能在高温下存在，常温下只有少量的奥氏体存在。随着温度的下降，奥氏体会转变成其他晶体结构，其中马氏体的硬度最高。马氏体的形成需要快速冷却，所以放在水中，迅速冷却，就形成了马氏体，所以钢会变得非常坚硬。

如今这种淬火工艺在金属加工中非常常见，例如齿轮加工。见下图。

后来我才知道，红钢中不但可以添加碳，还可以添加硅、锰、铬、镍、钼、钛、磷、硼等元素，以达到不同的性能。今天我想讲讲汽车用钢板及其性能。

汽车钢板从屈服强度350MPa的软钢，经过双相钢、相变诱发塑性钢、多相钢、马氏体钢，屈服强度提高到900MPa。但与此同时，切削加工性也越来越差，成形难度越来越大，冲压回弹很大。可以想象，越硬的东西，加工成其他形状就越困难。

出于成本考虑，大部分合资车只采用高强度钢，一般高强度钢板的抗拉强度在400-450MPa左右，热成型钢是硼钢加热成型，经过一系列处理后，抗拉强度可提高到1300-2000MPa。

但长城汽车在材料上从来不会犹豫，不计成本。下面是魏派的一款车的车身，紫色部分是超高强度热成型钢，强度高达2000MPa。

它们看上去都是钢板，但实际上性能差别很大。我们用电钻在车架的四个不同部位钻孔：翼子板、车顶横梁、门槛横梁、B柱夹层，感受不同钢材的硬度。可以看到，用电钻钻热成型钢的结果是几个小白点。



但很遗憾，现实中中国市场上的很多合资车企还在偷工减料，看看钢结构对乘客来说到底有多重要。

下图是某知名欧洲品牌20多万的B级车，2019年发生25%偏置碰撞后，A柱弯曲90度，假人头部完美避开气囊，假人存活概率为0%，同时在美国上市的同款车型碰撞表现非常出色。

下图是一款受欢迎的日本车型。

以上是实验室里的碰撞试验，有时候是血的教训，生命只有一次。

相比之下，长城魏派VV6在高架路上被撞，翻滚数周，坠落到20多米高的高架路上，但主体结构未发生变形，5名乘员受轻伤。

出于安全考虑，不少品牌采用热成型钢来提高车身强度，减轻车重。车重每减轻100公斤，百公里可节省燃油0.3-0.5L。减轻重量可以提高车辆的加速性和操控性，使车辆获得更好的制动响应，缩短制动距离。

在高强度钢发展遭遇瓶颈后，汽车厂商开始研究使用热成型钢。热成型钢是源于军事用途的技术，时至今日，许多坦克、装甲车、军舰等都依赖热成型钢防弹，普通小口径炮弹就相当于挠痒痒的军舰。

第三代哈弗H6整车重量减轻100kg，车身性能提升10%，燃油经济性提升14.5%，百公里油耗仅为6.6L。这不仅较上一代长城车型有明显提升，也超越了日系同级车型的表现。如果以每年3万公里的行驶里程计算，长城汽车用户每年可节省燃油180L。

通常热成型钢的屈服强度可达1000~1200MPa，相当于两头成年大象站在一枚硬币上，而其抗拉强度可达1400~1600MPa。比如“屈服强度”就是折断筷子所需的力，“抗拉强度”就好比折断筷子所需的力。事实上，汽车钢板往往会被制成复杂的形状，以大大增加其抗变形能力。WEY摩卡采用的热成型钢比例更高，高强钢占比高达75%。

下图为高强度钢的定义及模型。

下图比较了屈服强度和抗拉强度的差异。

下图是汽车A、B、C柱的位置，其中A、B柱的强度对车辆安全至关重要。

让数据说话，下图是媒体对不同品牌A柱和B柱强度的评价结果​​。

热成型钢的原料是硼钢，硼钢的硬度是普通钢的四倍，强度、韧性、耐磨性也比普通钢要好，早期的坦克、装甲车、潜艇都用它，现在被广泛应用于机床刀具、矿山机钻头等。用在汽车底盘、车身上，可以提高车架的刚性和硬度，减少车祸时因变形而造成车内乘客的伤亡。是否使用热成型钢，不仅是安全性的标志，也是汽车高档性的标志。

硼钢典型牌号为22MnB5，原始金相组织为铁素体+珠光体，加热到900摄氏度左右时转变成奥氏体，经液压成形后在模具内淬火转变成100%高强度马氏体组织，成形性能好，成形后强度高，性能十分优越。

硼钢的一般生产流程如下图所示，一条典型的热成型生产线，钢板进入有保护气氛的加热炉，加热到880-930摄氏度，通过传送带、取料机器人进入热成型工序，此时板材自然冷却到830摄氏度左右。

高温板材进入热成型模具后，在液压机的压力下通过模具成型，同时通过模具内的冷却水道使零件快速冷却淬火，最终获得100%马氏体组织的高强度成型件。

加热后的板材进入模具成型后，必须在10秒内冷却到400摄氏度以下，否则无法获得100%的马氏体组织。考虑到生产周期要求和实际生产情况，实际生产过程中模具到板材的冷却速度必须达到100摄氏度/秒，板材温度必须在3到5秒内从800摄氏度以上降至400摄氏度以下。如下图所示。

那么，热成型工艺是如何实现零件在冲压时淬火的呢？秘密就在于模具上的冷却通道。所用的热压模具内部有复杂的水道，散热时，高压水泵快速通过模具，带走模具中热成型钢材的热量。为了更快降温，除了在模具中设计大量水管通道外，还需要提前将冷却水降温约4摄氏度，以使钢板在成型后能快速冷却。以下是生产图。

加热后的板材进入模具成型后，必须在10秒内冷却到400摄氏度以下，否则无法获得100%的马氏体组织。考虑到生产周期要求和实际生产情况，实际生产过程中模具到板材的冷却速度必须达到100摄氏度/秒，板材温度必须在3到5秒内从800摄氏度以上降至400摄氏度以下。如下图所示。

这对于生产所用的模具是一个挑战。事实上，生产热成型钢所用的模具极其复杂，价格昂贵，每次都要经过800多度的高温锻造，模具内部有复杂的水道，快速散热。模具表面由于巨大的压力和高温，使用寿命很短，因此生产成本远高于普通钢板。不难想象，为什么一些拼命削减成本的合资车企，在美国碰撞性能优异，但到了中国，却用强度只与美国差不多的“高强度钢”，只为降低成本。

长城汽车的生产工艺经过优化，其热成型钢的屈服强度可以达到1500MPa，抗拉强度可以达到2000MPa。据说长城汽车所有车型的最重要部位，都是采用热处理硼钢也就是热成型钢，相当于一只15吨重的鲸鱼压在一只蚂蚁身上。第三代哈弗H6在车身使用了71.61%的高强度钢，热成型钢的比例高达20%，汽车最重要的部位都使用了热成型钢，哈弗H7使用的热成型钢比例为15%，沃尔沃的S60使用了35%的热成型钢（硼钢）。图中红色​​部分就是热成型钢。

下图是哈弗H6的车身结构。

就连长城哈弗H6都用了这么多的热成型钢，作为长城的高端品牌，WEY在用最好的钢材和技术上也是不惜代价的。

下面就是魏派摩卡的白车身结构，作为魏派的旗舰，摩卡采用了目前所有可用的主被动安全技术，并且大量使用了高强度钢和热成型钢。

除了工艺先进，强度在技术方面也能提升，长城车型普遍采用一体式冲压车门，虽然成本比焊接车门高出不少，但强度更高，不易变形，车身安全性更高，下图就是两者的区别，有一定物理基础的人都能判断出到底哪个更安全。

只有舍得用更多的材料，不断过度开发，哈弗、魏派才能做到坚不可摧，哪怕在高架路上被卡车猛烈撞击，摔下二十多米到地面，也能安然保护车内四名乘客。

看到这里，没有采用热成型钢技术的车已经不在我的选择范围之内了，10-25万以内，长城汽车是个不错的选择。