目前,世界范围内迎来了石油的高消耗期,石油危机已成为现在和将来不可回避的沉重话题。汽车作为一种越来越普及的日常交通工具近年来发展很快,特别是在中国的发展迅速。据统计,2005年全国汽车保有量达到3106万辆,年产量达到570万辆。汽车的发展给日趋紧张的石油资源带来了前所未有的压力。
钢板是汽车的主要制造材料,使用高强汽车板可使汽车车身减重25%,节省燃油约15%,而且相应的排放也会大大降低。例如第一汽车大国——美国的研究表明:美国的汽车如能减重25%,每天节油可达75万~90万桶,一年排放的CO2减少1.0亿~1.2亿立。
制定汽车高强钢板标准可推动高强汽车板的应用,实现汽车轻量化,从而节省燃油和减少排放,实现汽车的节能环保。
1 高强汽车板的特点
与传统汽车板相比,高强汽车板最显著的特点是不断提高的强度级别和持续减薄的厚度。但是为更好地 应对汽车行业对钢板的成形性能、耐腐蚀性能、焊接性能、涂装性能、疲劳性能等越来越苛刻的要求,高强汽车板还具备以下特点:
1) 优良的成形性能,即高的塑性应变比r值,高的均匀延伸率,高的总伸长率,低的屈服强度,低的时效指数和低的屈服伸长; 2) 良好的抗凹陷能力和足够的结构刚度,以避免在制造和使用过程中产生凹陷,特别是在突发的冲撞事故中能最大限度地吸收能量,保护乘员的安全,这就要求钢板有高的强度和刚度,即高的抗拉强度和适当的烘烤硬化性能与加工硬化能力; 3) 良好的焊接性能,保证零件有效的连接,并使焊点及焊点周围区域的强度和性能不会发生大的变化; 4) 优良的表面形貌和光洁度,良好的喷涂性能和对油漆涂镀层的附着力,以求表面美观; 5) 高的耐蚀性能; 6) 良好的板形和板面平直度,严格的尺寸精度和性能均匀性。2 高强汽车板的种类 国际钢铁协会组织全球前十位钢厂参加了致力于汽车先进高强钢应用与车身减重课题,研究表明新一代轿车车身的用材情况(如图1所示),从中可以看到,高强汽车板包括:烘烤硬化钢、高强IF钢、高强度低合金钢、双相钢、马氏体钢、相变诱导塑性钢等,300~800Mpa的高强度钢板将占绝大部分,其中双相钢的比例约74%。
图1 ULSAB-AVC轿车车身的用材情况
国内钢铁业在高强汽车板研制和生产方面取得了重大突破,以宝钢股份为代表的国内钢铁制造商在高强汽车板研究方面拥有自主产权的专利技术40多项,而且,《宝钢高等级汽车板品种、生产及使用技术的研究》获得2005年度国家科技进步一等奖。目前国内钢厂能批量供应烘烤硬化钢、高强度低合金钢、高强IF钢、双相钢等高强汽车板。
3 汽车板标准现状
3.1 国外现状
国外汽车板标准分为国家标准和行业标准两种。国家标准主要有日本工业协会(JIS)标准、欧洲(EN)标准;行业标准主要有日本钢铁联盟(JFS)标准、美国材料与试验协会(ASTM)标准、美国汽车工程师协会(SAE)、德国钢铁工程师协会(SEW)标准。
这些国家标准基本包含了目前汽车上使用的各种钢板,可满足汽车行业的通用要求。以日本钢铁联盟(JFS)标准和德国钢铁工程师协会(SEW)标准为代表的行业标准在高强汽车板方面已形成体系。 另外,由于高强汽车板的多样性,世界主要汽车生产商还根据各自的生产和使用特点制定了相应的采购标准。例如,GM、FORD、FIAT、VOLKSVAGEN、TOYOTA、NISSAN等。
3.2 国内现状
汽车工业尽管在我国的发展有近50年的历史,但是作为国家的支柱产业也只是近几年的事情。因此以前并未将汽车用钢作为国家标准的主要内容,国内汽车板的标准基本上是空白,原有的国家钢板标准无法满足汽车行业的需求。在实施国产化的过程中,由于没有对应的汽车板国家标准,因此在材料的选择上显得无所适从,于是纷纷采用引进国外标准。由于不同国家的标准在技术指标上存在差异,给钢厂的生产组织和研发带来很多不便,增加了生产成本、降低了自主产权技术成果的利用率。汽车厂、钢厂和国家有关部门都认为有必要尽快制定中国的先进高强汽车板标准。
4 正在进行的相关标准化工作
为贯彻执行国家节能环保的政策方针,在国家标准委和行业协会的指导和支持下,全国标准化技术委员会于2004年4月和2005年11月分别在北京和上海召开高强汽车板标准专题研讨会,明确了高强汽车板标准的立项原则和体系框架,已立项国家标准4项:《汽车用高强度冷连轧钢板及钢带 第1部分:烘烤硬化钢》、《汽车用高强度冷连轧钢板及钢带 第2部分:双相钢》、《汽车用高强度冷连轧钢板及钢带 第3部分:高强度无间隙原子钢》、《汽车用高强度热连轧钢板及钢带 第1部分 改善成型性高强度低合金钢》。目前,上述4项标准已经审定,正在报批之中。
5 下一步工作展望
为了进一步贯彻执行国家的政策方针,促进汽车轻量化和节能环保,全国钢标委将密切关注高强汽车板的发展,依托行业,服务企业,做好标准化工作。在短期内,拟开展各向同性钢、高扩孔率钢等先进高强钢板标准的制修订工作。
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