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发布者：www.jswfgxs.com 发布时间：2011/7/28 阅读：696次 【字体：大 中 小】 |
（一） 国内外汽车用钢使用情况
汽车用钢通常指：汽车大梁、汽车滚型车轮用钢、冲压薄钢板，汽车用钢品种主要包括钢板、优质钢、型钢、带钢、钢管、金属制品等（含货车、客车等）。注*：汽车外壳、车门、顶盖、底板等复盖件用薄钢板均是冷轧板，大梁、横粱、保险杆等均是热轧钢。汽车用钢中的板材（包括热轧钢板、冷轧钢板和镀层板）是生产汽车的最主要原材料，发达国家板材产量的50%以上是供应给汽车制造厂的。去年，全世界汽车年产能约6500万辆，年汽车总产量接近6000万辆，汽车销量规模接近5800万辆。目前，全球汽车制造业在全球所消费的钢材已超过了1亿吨，加上生产汽车部件所消费的钢材，全球每年仅汽车行业消费的钢材就超过1.5亿吨。（06年国内产量约700万辆）用于制造汽车的钢板简称汽车板，制造一辆轿车约需使用薄钢板600～800kg。根据汽车板的使用部位是否暴露在外，又可将它分为汽车外板和汽车内板。其中，汽车外板是汽车板中生产难度最大的产品，通常采用德国标准称之为“O5”板，它要求表面无缺陷，同时还要具有一般汽车板所要求的优良冲压成型性、焊接性及耐蚀性。为解决腐蚀问题，新型的镀层钢板应运而生。汽车车身外壳绝大部分是金属材料，主要用钢板。现代汽车的钢板用什么方式防锈？为什么有些轿车声称车身防锈蚀年限达10年以上？
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镀锌薄钢板广泛应用在汽车上，这是因为它有良好的抗腐蚀能力。早年人们在试验中发现，将铁和锌放人盐水中，二者无任何导线联结时，铁和锌都会生锈，铁生红锈，锌生“白锈”；若在二者间用导线联结起来，则铁不会生锈而锌生“白锈”，这样锌就保护了铁，这种现象叫牺牲阳极保护。工程师正是将这种现象运用到实际生产中，生产了镀锌钢板。 经研究，在镀锌量350克／平方米（单面）时，镀锌钢板在屋外的寿命（生红锈），田园地带约为15一18年，工业地带大约3一5年，这比普通钢板长几倍甚至十几倍。
从20世纪70年代开始轿车车身钢板采用镀锌薄钢板，装配时镀锌面置于汽车内侧，提高车身耐蚀性能，非镀锌面置于汽车外侧，喷涂油漆。随着汽车对耐腐蚀性能的要求不断提高，镀锌钢板不断增加镀锌层重量，还出现了双层镀锌钢板。但由于增加镀锌重量也会使电镀锌的电能消耗大幅增加，导致材料成本的上升，因此20世纪70年代末又出现一种采用热浸镀锌工艺生产的镀锌钢板，称为热镀锌钢板。这种镀锌钢板用连续热镀锌工艺：冷轧板（注*）→加热→冷却至镀锌温度→镀锌→冷却→矫直。为了满足汽车对镀锌钢板的各种要求，一些生产厂家在镀锌生产线上对镀锌钢板进行扩散退火等特殊处理，以使钢板表面形成一种“锌－铁”合金镀层，其特点是涂漆后的焊接性和耐腐蚀性比纯锌镀层板要好。以后还出现了诸如“锌－铝－硅”、“锌－铝－铼”等合金化热镀锌钢板，使得热镀锌钢板的耐腐蚀性成倍提高，与油漆间的结合性能长期稳定。
目前，汽车制造业规定的汽车车体表面涂层耐蚀为5年、车体穿孔耐蚀为10年。轿车已经广泛使用镀锌钢板，采用的镀锌钢板厚度从0.5至3.0毫米，其中车身复盖件多用0.6至0.8毫米的镀锌钢板。德国奥迪轿车的车身部件绝大部分采用镀锌钢板（部分用铝合金板），美国别克轿车采用的钢板80%以上是双面热镀锌钢板，上海帕萨特车身的外复盖件采用电镀锌工艺，内复盖件内部采用热镀锌工艺，可以使车身防锈蚀保质期长达11年。
此外，在汽车板大量采用高强度和镀锌钢板的同时，一些先进的钢板加工技术也应运而生，主要有激光拼焊技术和液压成型技术等。引进车型的种类繁多导致了汽车板标准、规格和品种需求的多样化，如大众系列轿车用钢板采用德国标准，品种涉及热镀锌、电镀锌和高强度钢板等，最宽达 1800 mm，最厚达4 mm；富康轿车用钢板采用法国标准，以热镀锌为主；夏利轿车用钢板采用日本标准，以热镀锌合金化为主；切诺基吉普车用钢采用美国标准，热镀锌和热镀锌热镀锌合金化并用。经过多年的演变，目前各国轿都有各自的轿车用钢体系，而我国还未形成一个统一的汽车板标准，国内汽车板的这一特点大大提高了钢厂供应的难度，特别是在使用量不大的情况下。
目前，美国、日本及欧洲国家汽车用钢的品种仍然以GA(合金化热镀锌)板、GI(热镀纯锌)板以及EG(电镀锌)板为主,而且GA板有上升的趋势。表1、表2分别列出了美国和日本汽车制造厂使用钢板的情况。
车身部件分为：面板部件、结构部件、行走部件以及增强部件。这些对板材性能有不同的要求(见表3)。
汽车零部件的生产工艺主要有：冲压(或辊压)、焊接、涂装等，每一工艺对钢板的性能也都有相应的要求。如冲压工艺要求高r值、高n值、低屈服点；涂装工艺要求钢板具有较好的表面状态、清洁度、表面粗糙度。
随着汽车向高速、节能方向发展，其外形趋于流线型、艺术化，从而导致汽车车身零件的合并，使汽车零件形状进一步复杂化，从而对汽车用薄钢板的性能要求也越来越高。
材料是影响汽车质量的重要因素。在现代汽车中，车身材料占全车材料的很大部分。为了提高汽车行驶的经济性，减轻汽车重量是世界各大车厂的目标，近年来汽车上越来越多使用了铝或塑料等非钢铁材料做车身部件，例如奥迪A2全铝制车身，日产SUV“奇骏”用塑料做前翼子板，更多的乘用车保险杠用塑料制成。在日益广泛使用非钢铁材料做车身部件的形势下，高度依赖汽车制造业的钢铁企业将面临直接的威胁。因此，研制和发展轻质、高强度的汽车钢板成为多年来钢铁企业的一个热点。
目前汽车生产中，使用得最多的是普通低碳钢板。低碳钢板具有很好的塑性加工性能，强度和刚度也能满足汽车车身的要求，同时能满足车身拼焊的要求，因此在汽车车身上应用很广。为了满足汽车制造业追求轻量化的要求，钢铁企业推出高强度汽车钢材系列钢板。这种高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅增强。利用高强度特性，可以在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求，从而减轻了汽车重量。例如BH钢板是在低强度的条件下，经过冲压成形之后，进行烤漆加工热处理，以提高其抗拉强度。对比之下，以往生产的强度在440MPa的钢板，在采用这种加工技术以后强度可增加到500MPa。原来用厚度1毫米钢板做侧面板，用高强度钢板只需厚度0.8毫米。采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能，防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕，延长了汽车的使用寿命。
为了保证人员的乘车安全，要检验汽车的安全性，作为主要手段之一的实车正面碰撞破坏性实验是国际上的通用做法，这也检验了汽车板的性能，对汽车板的质量提出了更加严格的要求。虽然新材料将取代部分汽车用钢，但钢铁在相当长的时间内仍是汽车最主要的原材料，并长期稳定在60～70％的比例。钢铁是汽车安全、长寿及低成本的关键。当前全球汽车工业正积极寻求减轻汽车自重的方法和途径。汽车工业用来减轻汽车自重的先进的高强度钢材主要用于汽车外壳和结构件，并和轻金属进行竞争这种高强度钢材强度为300 Mpa～800Mpa，厚度可以更薄些，称作“轻型钢材”，今后趋势从以往生产的强度在440MPa的钢板， 普遍向500MPa增加。原来用厚度1毫米钢板做侧面板，用高强度钢板只需厚度0.8毫米。采用高强度钢板还可以有效地提高汽车车身的抗冲击性能，防止在行驶中由于路面的砂石飞溅碰撞产生凹痕，延长了汽车的使用寿命。同时，夹层钢板也是改善刚度减轻汽车自重的另一种材料选择。法国钢铁公司Usinor开发出汽车工业用夹层钢板产品，其中一种夹层钢板为两层0.2毫米～0.15毫米厚钢板中间夹有一层25毫米～45毫米厚的粘弹性聚合物芯板，这种夹层钢板具有减震、降低噪音和减轻重量的优点；另一种夹层钢板为两层0.25毫米厚钢板中间夹有一层0.4毫米～0.8毫米厚聚合物芯板，用于汽车车体自重减轻，比传统钢板减轻重量35%，并提高了挠性和扭力刚性。
据预测，未来几年内，高强度钢在汽车中的应用将迅速增长。美国钢铁公司的技术主管指出：汽车使用的高强度钢正在稳步增长，年增长率达到5%，1994年平均为113kg，目前为181kg，2005年为190 kg，到2010年预计将超过226 kg。美国通用汽车公司现在使用的先进高强度钢约为1万吨，预计到2010年将增加到12万吨，其它汽车公司的情况也与此相似。到2010年，在通用汽车公司车身所用的材料中，双相钢可能占约45%，中强度钢约33%，低碳钢和马氏体钢各占约10%
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