新型鋼材助力汽車輕量化

20世紀80年代初，在愛爾蘭生產(chǎn)的DeLorean DMC 12跑車的整個車身外表都是由未噴漆的優(yōu)質(zhì)鋼材制造的，而現(xiàn)在，這種材料則主要應(yīng)用在排氣系統(tǒng)中。隨著輕量化結(jié)構(gòu)和新車型的出現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)鋼材也在不斷創(chuàng)新，并有了新的應(yīng)用領(lǐng)域，主要應(yīng)用于與碰撞變形有關(guān)的汽車結(jié)構(gòu)，不單單是車架板材。

新型優(yōu)質(zhì)鋼材

為了減輕汽車中與安全保護相關(guān)零部件的重量，Outokumpu公司開發(fā)了Forta H系列的新型鋼材。這種超高強度錳鉻奧氏體鋼的主要特點是把全奧氏體組織、合金元素和特殊的強化機制結(jié)合到一起，這樣就可使得車輛具有很大的輕量化潛力，同時也提高了碰撞性能。

圖1 新型優(yōu)質(zhì)鋼材提供了減輕碰撞緩沖結(jié)構(gòu)件重量的可能性

在研發(fā)階段之后，研發(fā)人員在多種實際環(huán)境中測試這種鋼材，包括了與安全和緩沖碰撞吸能的結(jié)構(gòu)件，如圖1所示的A柱、B柱、發(fā)動機艙隔板、油箱和駕駛員座椅等結(jié)構(gòu)件。

Outokumpu公司的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)領(lǐng)導(dǎo)人Stefan Schubert先生說：“在駕駛員座椅中，利用Forta H材料和Hytens優(yōu)質(zhì)鋼材可以將座椅骨架管材的壁厚減薄，將座椅的質(zhì)量減輕3 kg左右、使油箱的容積增加3 L，同時也省去了塑料容器制造時價格昂貴的模具。目前，這種材料的已經(jīng)首次大批量應(yīng)用于汽車行
業(yè)了。”

另外，Outokumpu公司認為，F(xiàn)orta H材料在電動汽車的電池中也有巨大的應(yīng)用潛力。工程師們與霍倫霍夫ILT研究所一起合作，設(shè)計開發(fā)了一種放置電動汽車電池的輕量化外殼結(jié)構(gòu)件。與鋼制或者鋁合金材料的外殼結(jié)構(gòu)件相比較，它的重量減輕了20%，同時也具有很高的強度和防撞性能、抗腐蝕性能以及耐高溫性能等特點。

火焰鍍鋅鋼板

從輕量化的角度來看，DeLorean跑車噴不噴漆并不重要，因為沒有一輛不噴漆的金屬車重量為零。目前，車架的油漆越來越薄也越來越輕，許多汽車生產(chǎn)廠家常常放棄作為第2層底漆來保護車架不受紫外線照射并保證車架平滑的膩子層，這樣不僅僅可以減輕重量，而且也節(jié)約了能源，因為噴漆是汽車生產(chǎn)過程中一道消耗能源最大的生產(chǎn)工序。

圖2 Tata 鋼廠研發(fā)生產(chǎn)的Serica“絲綢”質(zhì)量板材有著非常好的表面質(zhì)量和紡織物般的紋理，因此非常適合于在沒有膩子的噴漆工藝中使用

減少漆層的厚度到會導(dǎo)致車架板材的不均勻性在外觀上有所顯露，但這對于鋁合金板材和鋼板生產(chǎn)廠家來講，是一個令人期待的挑戰(zhàn)。為此，Tata鋼廠開發(fā)出了如“絲綢”般的火焰鍍鋅鋼板（見圖2）。這種織物般紋理的板材具有非常好的表面粗糙度。在塑性變形加工時，這種板材的紋理變化很小，從而保證成品件的表面達到很高的質(zhì)量，利用Tata鋼板深沖壓制造的零件也能保證穩(wěn)定的表面紋理，這也就滿足了漆層層數(shù)較少或者漆層厚度較薄時，車身仍然有著均勻的且近乎完美的表面質(zhì)量的前提條件，另外，火焰鍍鋅的工藝過程消耗的能源也較少。

保證良好的外觀質(zhì)量

Tata鋼廠首先生產(chǎn)的是DX 56和BH180兩種牌號的絲綢紋理的鋼材。DX 56是一種適合于變形加工的鋼材，尤其適合生產(chǎn)制造汽車側(cè)壁；高強度的BH180鋼材優(yōu)先用于生產(chǎn)制造車架零部件，例如擋泥板和車門。

該公司還在生產(chǎn)其他高質(zhì)量的鋼板，作為鍍鋅鋼板的替代解決方案，Tata鋼廠還研發(fā)了一種Magizinc熱浸鍍鋅技術(shù)，這種鍍鋅技術(shù)保證了鋼板在沖壓加工中有著很好的塑性變形性能，減少了變形加工模具中被剝離下來的鋅碎片殘留量。

圖3 Thyssen Krupp 集團公司開發(fā)了新的車架板材產(chǎn)品，滿足了汽車工業(yè)不使用膩子噴漆系統(tǒng)的要求

車架鋼板的表面質(zhì)量也可通過“平整”來施加影響，也就是說，校平時，軋輥用一定的力將紋理壓制在鍍鋅鋼板上。這一工藝技術(shù)在壓制鉻質(zhì)感紋理時使用的是Salzgitter公司研發(fā)生產(chǎn)的薄板軋機。Pretex Focar是典型的汽車外觀品質(zhì)標準，并改善了板材可見的外觀質(zhì)量。Thyssen Krupp集團公司開發(fā)的Primotex技術(shù)也是一種類似的工藝技術(shù)，適合于在大批量生產(chǎn)的汽車外部表面零部件中使用不同的鍍鋅合金材料（見圖3）。