汽車(chē)用先進(jìn)高強(qiáng)鋼生產(chǎn)與近期研發(fā)進(jìn)展(一)

  在汽車(chē)制造領(lǐng)域,鋼與鋁及鎂合金等的競(jìng)爭(zhēng)已進(jìn)入了一個(gè)新的階段。同時(shí),汽車(chē)制造商也對(duì)鋼鐵材料的性能和成本提出了更高的要求,汽車(chē)用先進(jìn)高強(qiáng)鋼(AHSS,AdvancedHighStrengthSteel)的研發(fā)與生產(chǎn)就顯得特別迫切。為滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)更安全、更輕量化、更環(huán)保和更經(jīng)濟(jì)油耗的需求,鋼鐵企業(yè)加大了汽車(chē)用先進(jìn)高強(qiáng)鋼的研發(fā)與投資建設(shè),生產(chǎn)與應(yīng)用也取得了顯著進(jìn)展。

  先進(jìn)高強(qiáng)鋼產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)進(jìn)入高峰期

  2015年—2017年是先進(jìn)高強(qiáng)鋼產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)的高峰期。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2015年以來(lái)投產(chǎn)或在建的高強(qiáng)鋼產(chǎn)線(xiàn)有20余條,設(shè)計(jì)產(chǎn)能為1000多萬(wàn)噸,產(chǎn)品定位多以先進(jìn)高強(qiáng)鋼(AHSS)為主,如浦項(xiàng)光陽(yáng)廠新建的7號(hào)連續(xù)鍍鋅線(xiàn)、鞍鋼與神戶(hù)制鋼所合資的冷軋連退產(chǎn)線(xiàn)等。另外,統(tǒng)計(jì)的產(chǎn)線(xiàn)中以高強(qiáng)度熱鍍鋅產(chǎn)線(xiàn)居多。車(chē)身的耐環(huán)境腐蝕和耐環(huán)境老化性能是汽車(chē)選材及加工工藝應(yīng)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一,歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)汽車(chē)防腐性能提出了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,如美國(guó)、日本提出了車(chē)身表面耐腐蝕為5年,耐穿孔腐蝕為10年,發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)腔耐腐蝕極限為2年。鹽霧試驗(yàn)表明,鍍鋅板的耐鹽霧腐蝕時(shí)間一般是普冷板的2倍—3倍,因此,車(chē)身的外露部件大量使用鍍鋅板是提高車(chē)身抗腐蝕性能的最有效途徑之一。

  我國(guó)目前還沒(méi)有官方的防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)。在沒(méi)有規(guī)范的約束之下,自主品牌汽車(chē)鍍鋅板使用率較低。2015年5月,第三屆中國(guó)汽車(chē)防腐蝕與老化技術(shù)論壇上發(fā)布了“汽車(chē)防腐蝕與老化技術(shù)規(guī)范體系”,這是國(guó)內(nèi)首個(gè)汽車(chē)領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,對(duì)國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)品抗腐蝕耐老化性能的提高將帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)品檔次的提升、官方防腐蝕標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)等,我國(guó)汽車(chē)用鍍鋅板有較大發(fā)展?jié)摿Γ蔀楦鞔箐搹S投資建設(shè)的重點(diǎn)。

  先進(jìn)高強(qiáng)鋼材料研發(fā)進(jìn)步明顯

  近年來(lái),鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料等輕質(zhì)非鋼材料在國(guó)際高端品牌汽車(chē)中的用量呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)。如歐洲車(chē)企正在其高利潤(rùn)率車(chē)型中擴(kuò)大鋁材料的應(yīng)用,福特旗下采用全鋁車(chē)身的F-150皮卡已投產(chǎn),特斯拉ModelS也是全鋁車(chē)身行列的一員。2016年1月,上汽通用凱迪拉克旗下首款國(guó)產(chǎn)豪華大型車(chē)凱迪拉克CT6正式上市,車(chē)身框架的64%由鋁合金材料進(jìn)行打造。隨著國(guó)內(nèi)日趨嚴(yán)格的排放規(guī)定和新能源汽車(chē)的迅速發(fā)展,鋁合金、復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)自主品牌的應(yīng)用也開(kāi)始增多。2015年上海車(chē)展上,北汽新能源推出微型純電動(dòng)汽車(chē)——EX概念車(chē),采用全新鋁合金框架式的車(chē)身結(jié)構(gòu),量產(chǎn)車(chē)將于2017年上市。2015年3月上市的別克英朗采用鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋,開(kāi)10萬(wàn)元級(jí)緊湊型轎車(chē)應(yīng)用先河。在此背景下,鋼鐵企業(yè)都在傾力打造滿(mǎn)足汽車(chē)輕量化需求的高端汽車(chē)板產(chǎn)品。2015年以來(lái),寶鋼、浦項(xiàng)、JFE、蒂森克虜伯等重點(diǎn)汽車(chē)板生產(chǎn)企業(yè)在先進(jìn)高強(qiáng)鋼的研制方面取得了顯著進(jìn)展。

  寶鋼。2015年2月,寶鋼QP1180GA先進(jìn)汽車(chē)高強(qiáng)鋼全球首發(fā),第一卷QP1180GA鋼成功下線(xiàn)。QP1180GA鋼板首次實(shí)現(xiàn)了980MPa強(qiáng)度以上級(jí)別高強(qiáng)鋼的鋅層合金化,在達(dá)到了1200MPa的超高強(qiáng)度的同時(shí),具有15%以上的高延展率,具有更好的焊接性能、涂著性能、耐熱性和耐腐蝕性,為實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的輕量化發(fā)展提供了有力支撐。

  2015年6月,寶鋼第三代汽車(chē)用鋼中錳鋼,實(shí)現(xiàn)了材料和零件雙全球首發(fā)。該材料包括了冷軋CR980MPa級(jí)、熱鍍鋅GI980MPa級(jí)和熱鍍鋅GI1180MPa級(jí)等系列鋼種;目前已用于后地板左右連接板零件的工業(yè)試制。980MPa級(jí)和1180級(jí)中錳鋼擁有超高強(qiáng)塑性匹配,屈服強(qiáng)度為760MPa—1100MPa,抗拉強(qiáng)度為980MPa—1250MPa;成型性好:伸長(zhǎng)率≥30%;減重能力佳:減重≥15%。因此,其適用范圍比一般超高強(qiáng)鋼更為廣泛,應(yīng)用前景包括汽車(chē)A柱、B柱、防撞梁和門(mén)檻加強(qiáng)件等眾多車(chē)身結(jié)構(gòu)件。

  2015年11月,寶鋼發(fā)布了自主研發(fā)的超輕型白車(chē)身BCB(BaosteelCarBody),這是國(guó)內(nèi)鋼企首次發(fā)布完整的車(chē)身產(chǎn)品。BCB用材涵蓋寶鋼第一代、第二代和第三代汽車(chē)用鋼,包括最新開(kāi)發(fā)的1180QP、1500MS、950TWIP等新材料,高強(qiáng)鋼應(yīng)用比例達(dá)77.5%,鍍鋅板達(dá)75%。在成型工藝方面,應(yīng)用了寶鋼熱沖壓成型、液壓成型、輥壓成型、VRB板成型和激光拼焊板成型等先進(jìn)成型技術(shù),安全性、舒適性和輕量化達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

  浦項(xiàng)。浦項(xiàng)開(kāi)發(fā)的低密度高強(qiáng)鋼產(chǎn)品從2015年7月開(kāi)始進(jìn)行試生產(chǎn),這一新鋼種名為“HighSpecificStrengthSteels”(簡(jiǎn)稱(chēng)HS),由浦項(xiàng)科技大學(xué)研究小組開(kāi)發(fā),密度僅相當(dāng)于普通鋼材的15%,卻具有普通鋼材不可比擬的高強(qiáng)度。HS低密度鋼并不是普通的鐵—鋁合金混合物,而是一種全新的化合物。鐵、鋁、碳、錳等元素在適當(dāng)?shù)臒崽幚頊囟认滦纬山饘倩セ?,?70℃—920℃的特殊條件下,對(duì)金屬互化物采用鎳調(diào)節(jié),金屬互化物的尺寸減小至幾十納米到幾百納米之間,在合金內(nèi)均勻分布。與鈦相比,這一鋼材體積更小,但強(qiáng)度卻幾乎相同,制造成本僅相當(dāng)于鈦的十分之一,價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)突出。除了作為汽車(chē)輕量化材料使用之外,該產(chǎn)品在未來(lái)還有望應(yīng)用于造船、土木、防彈裝甲車(chē)、無(wú)人飛機(jī)等領(lǐng)域,前景非常廣闊。

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