基本介紹
- 中文名：第三代汽車鋼
- 外文名：The third generation automobile steel
- 特色：強度高、可塑性強，性價比高
- 相關行業：汽車製造業
- 研發時間：2009年
- 學科：汽車工程
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相關背景
作為全球最大的汽車生產國，高速發展的汽車產業給我國鋼鐵行業帶來了巨大的發展空間，但此前中國汽車鋼未能取得技術突破，中國鋼企只能眼巴巴地看著汽車企業從國外一船接一船地進口汽車鋼。2011年2月21日中國鋼研科技集團宣布，其率先研發出的第三代汽車鋼，具有高強度、高可塑性的特點，成本遠低於第二代汽車鋼，有望於2014年實現商用。
研發團隊負責人翁宇慶院士介紹，2009年，中國鋼研在實驗室研究出了兼具高強高塑特性的第三代汽車鋼，其抗拉強度比第一代汽車鋼翻兩番，延伸率達到35%，合金含量卻不到第二代汽車鋼的三分之一，成本僅略高於第一代汽車鋼。2010年下半年，太原鋼鐵公司在生產線上開發出第三代汽車鋼熱軋卷和冷軋板，實現了部分生產技術的固化定型。
“今年我們將繼續攻克第三代汽車鋼的溫成型技術、鍍鋅板技術和冷軋卷技術”，翁宇慶預計到2014年有望實現大規模商用。
第三代汽車鋼可以全面套用在汽車車身、懸掛、發動機外殼等部位。目前，一汽已在3個零件上率先試用第三代汽車鋼，北京現代汽車公司表示，將在整車上試用第三代汽車鋼。通用汽車和福特汽車得知這一訊息後，也派代表找到中國鋼研，希望把第三代汽車鋼的樣品拿到美國去做認證，一旦認證通過，便開始大規模使用。
2010年我國鋼產量達到7億噸，但鋼鐵行業的利潤加起來僅為800多億元，原因是高附加值的鋼材太少。在歐、美、日、韓等汽車工業發達的國家，汽車鋼能占到鋼材總量的15%左右。要是我國汽車鋼的用量能達到這個比例，一年就是上億噸，產值可以達到幾千億元。為此，中國鋼鐵企業摩拳擦掌，希望早日拿到第三代汽車鋼的生產許可證。太原鋼鐵集團已搶得頭籌，眼下它期待能從中國鋼研得到更多的試製機會。同樣，首鋼也不甘人後，加入了競爭行列。
第三代汽車鋼的成功研製，從根本上改變了我國長期以來跟蹤學習國外汽車鋼技術的局面，得到了國內外的廣泛關注。世界汽車鋼領域權威機構德國亞琛工業大學和馬普鋼鐵研究所的汽車鋼研發團隊已經向中國鋼研發出邀請，邀請該集團科研人員前往訪問並進行學術交流。
性能研究
隨著我國環境法規逐步向已開發國家水平看齊，汽車輕量化的發展趨勢趨於常態化，實踐表明實現汽車輕量化最有效、可靠性高、性價比高的方法之一是提高汽車先進高強鋼和超高強鋼的套用比例，通過結構薄壁化、最佳化零件結構等方法實現車身輕量化。然而，隨著汽車先進高強鋼強度的增加，材料延展性降低、回彈增加，對材料的成形性和焊接性造成不利影響，提高了汽車製造企業的加工難度和製造成本。圍繞著汽車鋼強度高、易成形的發展趨勢，目前的汽車高強度鋼板可分為第一代、第二代、第三代三大類，其中第三代高強鋼引起汽車及冶金企業的廣泛關注，它彌補了第一代汽車鋼強塑積較小和第二代汽車鋼工藝複雜、生產成本高的不足，以強度高、吸能性強、塑性適中、冶金性能穩定、成本適中為主要特點。高強鋼吸能性評價是以它的強塑積（抗拉強度×伸長率）作為評價指標，目前第一代高強鋼的強塑積≤15GPa%，第二代高強鋼為50～70GPa%，第三代高強鋼介於第一代與第三代之間，為20～40GPa%。第三代汽車高強度鋼板的輕量化和安全性指標高於第一代汽車鋼，而生產成本又顯著低於第二代汽車鋼。
目前市場上已有的兩類第三代高強鋼（TG鋼）實現了高強度、高韌性特點，Q&P鋼強塑積≥21GPa%，中錳ART第三代高強鋼的強塑積≥30GPa%，有很高的吸能性，符合汽車未來輕量化和安全性的需要。同時由於具備較高的塑性，利用傳統的冷成形工藝即可滿足汽車零部件成形要求，超高強度中錳ART鋼有較好的溫成形前景，減少了對傳統熱壓成形塗層材料22MnB5和熱成形工藝的依賴，豐富了未來汽車超高強度鋼板選材的空間，簡化了超高強鋼板成形技術難度和工藝要求，降低了生產成本。
名詞解釋
第一代汽車鋼
這類鋼材強度越高，可塑性越低，因而很難同時實現高強度和高可塑性。目前，全球車企普遍採用的DP鋼、CP鋼、熱成形硼鋼都屬於第一代汽車鋼。這類鋼材抗拉強度與延伸率的乘積（強塑積）一般為15GPa%的水平，強度越高，可塑性越低，很難同時實現高強度和高可塑性，因而難以適合未來汽車的輕量化和安全性需求。
第二代汽車鋼
這類鋼材（如TWIP鋼、奧氏體鋼）塑性較高，強塑積達到了較高的50GPa%的水平，實現了強度和可塑性的同步提升。但它的缺點是，由於合金含量高，生產工藝要求複雜，成本昂貴，至今鮮有套用。
第三代汽車鋼
這類鋼材性能和成本介於第一代和第二代汽車鋼之間，強度高、可塑性強，性價比更易被企業接受。第三代汽車鋼可以全面套用在汽車車身、懸掛、發動機外殼等部位。在有些零部件上，使用更薄的第三代汽車鋼，能比第一代汽車鋼輕10%左右，讓汽車更省油。
2009年，中國鋼研在實驗室研究出了兼具高強高塑特性的第三代汽車鋼，其抗拉強度比第一代汽車鋼翻兩番，延伸率達到35%，合金含量卻不到第二代汽車鋼的三分之一，生產成本只比第一代汽車鋼多幾十元；算上工藝成本，也只比第一代汽車鋼多百元左右。但與第二代汽車鋼相比，第三代汽車鋼成本則下降了近7成。原鋼鐵公司在生產線上開發出第三代汽車鋼熱軋卷和冷軋板，實現了部分生產技術的固化定型。現在科學家正在繼續攻克第三代汽車鋼的溫成型技術、鍍鋅板技術和冷軋卷技術，預計到2014年有望實現大規模商用。
套用前景
鋼板薄0.1毫米油耗可降5% 。第三代汽車鋼不僅性能優異，更重要的是，其成本也被控制在了車企和消費者能接受的範圍。
翁宇慶院士表示，第三代汽車鋼噸鋼生產成本只比第一代汽車鋼多幾十元；算上工藝成本，也只比第一代汽車鋼多百元左右。但與第二代汽車鋼相比，第三代汽車鋼成本則下降了近7成。
成本的增加換來的是鋼材強度的提升，在有些零部件上，使用更薄的第三代汽車鋼，能比第一代汽車鋼輕10%左右，讓汽車更省油。
“歐洲一家豪華車生產企業已經做過測算，用我們的第三代汽車鋼，車身外殼只要用0.6毫米厚的鋼板就行，而用第一代汽車鋼，鋼材厚度要達到0.7毫米。車身更輕的代價只增加240歐元鋼材成本，約合人民幣2100多元。但由此帶來的汽車油耗可下降5%左右，照現在的油價，跑5000公里就能把增加的成本找齊。”翁宇慶說。
