中国汽车板行业研究报告.doc

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北京华经纵横咨询有限公司中国汽车板行业研究报告

国内外汽车用钢发展情况分析

第一节国外汽车用钢开发情况

一、高强钢板

根据钢中的合金含量可以将超高强度钢分为低合金超高强度钢、中合金超高强度钢和高合金超高强度钢。

据合结钢的物理冶金学特点可以将超高强度钢分为低合金超高强度钢、二次硬化超高强度钢和马氏体时效钢。

低合金超高强度钢大多是AISI4130、4140、4330或4340的改进型钢；HY180和AF1410是典型的二次硬化型中合金超高强度钢；高合金超高强度钢的典型代表是马氏体时效钢。

AISI4340是最早出现的低合金超高强度钢。

它于1950年开始研究，并于1955年应用于飞机起落架。

通过淬火和低温回火处理，AISI4130、4140、4330或4340钢的屈服强度可以超过1500MPa，然而缺口冲击韧性降低。

在钢中添加1％～2％的硅可以抑制回火时ε-碳化物生长及Fe3C形成，提高回火温度（260-315℃）来消除热应力和相变应力以提高韧性，同时又可避免马氏体回火脆性。

坩埚熔炼Hy-Tuf和300M便是利用上述原理开发的高硅低合金超高强度钢。

1952年美国国际镍公司开发的300M钢是在4340钢中添加硅和钒元素。

300M钢在300℃回火可获得最佳的强度和韧性配合。

通过调整碳含量和添加钒，开发了AMS6434和LadishD6AC钢。

通过对AISI4330的改进，我国开发了高性能685和686装甲钢。

在工艺性能相当的条件下，高性能685装甲钢的抗枪弹和抗炮弹性能优于目前我国大量应用的前苏联2п和43пCM装甲钢。

在AISI4340的基础上，我国还研制了高硬度695装甲钢，其抗穿甲弹防护系数达到1.3以上。

值得注意的是，尽管以4340和300M钢为代表的低合金超高强度钢具有高强度，但它们的断裂韧性和抗应力腐蚀能力较差。

除了广泛应用的AF1410等二次硬化超高强度钢之外，为了获得更高的强度和韧性配合，美国SRG在二次硬化钢的物理冶金学研究基础上，开发了高洁净度的AerMet钢。

高洁净度保证了Aer-Met100钢（0.23％C-3％Cr-11.1％Ni-13.4％Co-1.2％Mo）具备目前最佳的强度和韧性配合。

AerMet310（0.25％C-2.4％Cr-11％Ni-15％Co-1.4％Mo）是最近Carpenter公司在AerMet100的基础上开发的高强高韧钢。

与AerMet100相同，AerMet310也是双真空冶炼的含镍钴钢，它具有良好的韧性和塑性。

AerMet310的抗拉强度是2172MPa，比AerMet100高出200MPa。

与Marage300相比，AerMet310的屈强比较小，因而可在断裂前吸收较多的塑变能量。

AerMet310的比强度高于AerMet100和Malage300，甚至高于Ti-6Al-4V钛合金。

高强度的AerMet310将可能应用于下一代飞机的起落架和零件。

超高强度钢将向高性能和低成本方向发展。

为了达到高强度和高韧性，除了设计新型合金之外，提高洁净度是一个重要手段。

影响马氏体时效钢广泛应用的主要因素是其高合金含量带来的高价格，开发经济型的无钴马氏体时效钢是超高强度钢的又一重要发展方向。

二、镀层钢板

不同镀层和镀层厚度不同的钢板，可以满足不同汽车零部件的不同防腐要求。

主要有镀锌板、镀铝板、有机涂层板和复合涂层板等。

复合涂层板包括Zn-Cr-Fe、Zn-Ni（13%Ni）等合金涂层。

镀铝板的开发是为了提高汽车消声器的使用寿命。

如采用12CrSiMoAl钢板，再加镀铝，消音器寿命可提高3~4倍。

目前，国外镀层钢板技术先进，如韩国浦项集团，为了适应汽车制造商对汽车用钢板使用方式的变化，依据其技术上的独特的竞争优势，将热镀锌板、冷轧板和热轧卷板的生产比例调整为各占40％、30％和30％。

第二节新一代汽车钢板技术开发动向

一、超成形性钢板的开发

此类钢板用作耐冲击的安全部件和车轮等旋转部件，须兼备优良延性和扩孔性，故适当控制钢的组织十分重要。

重视延伸率（即延性）钢板的代表是DP（双相）钢和TRIP（残余奥氏体）钢。

前者虽然为传统产品，但每当进行达780MPa、980MPa级钢板的高强度化时，为确保获得最佳的成形性，必须对成分及制造条件进行充分地研究开发。

后者至今仍是世界性的研究对象（相关的国际研讨会也频繁召开），其延性优良的原因是由于在形变中钢板残余的奥氏体（A）相变为马氏体（M），变形部位被强化且难以产生缩颈，从而提高了均匀延伸率。

为了确保TRIP薄板的优良焊接性，须将其C含量控制在0.2%以下，但为了将A在室温下残留下来，须将A中的含量富集到1.0%左右。

为此，向钢中加入Si、Al等元素，提高渗C体的生成自由能而使之不能析出，以确保未相变A中的C含量。

为了定量把握这些现象，最近开发的数学模型可计算出钢中的残余A量及其C含量，从而能用计算机进行TRIP钢最佳制造条件的研究。

如上所述，TRIP钢因加入Si而抑制了渗C体析出，但也在钢板表面生成了Si氧化物而延迟了熔融镀Zn的温润性及合金化。

最近采用了向钢中加入Ni、Cu的新成分设计，同时解决了多个问题，相应开发了性能优良的TRIP镀锌钢板。

现在，除了继续开发DP和TRIP钢板之外，不少国家都在大力开展对超细晶粒钢的开发：

不依赖于合金元素的添加，而是从再循环和节约资源的观点，尽可能将普碳钢的组织细化而将之高强度、高韧性化。

二、兼具耐凹陷性和耐应变性外板用钢板的开发

1、日开发高加工性能的车用熔融镀锌高强度钢板

2006年初，日本神户制钢开发出了具备高加工性的“汽车用熔融镀锌高强度钢板”。

在表示钢板加工性的评价指标——延展性方面，此次开发的钢板提高到了该公司以前产品的约1.3倍，将作为拉伸强度为590～980MPa级的超高延展性钢板，进入“神户超高强度钢板”产品线。

各大汽车厂商对该产品给予了高度评价，并纷纷决定在2007年度以后开始量产的车型中采用。

汽车厂商既要不断强化车体结构，以应对日本、美国和欧洲汽车碰撞管制和分级制度严格化的趋势，又要通过采取环保对策来减轻车体重量，由于目前的状况越来越要求二者同时兼顾，因此在车体骨架部件上采用高强度钢板已是大势所趋。

支柱（Pillar）及机件类方面对单层成形性优异的高强度钢板的需求，以及局部加强件（Reinforce）等方面对成形性优异的高强度厚钢板的需求均相当高，神户制钢为了满足这种需求而开发了新的高强度钢板。

神户制钢在熔融镀锌工序中采用了应用超微级特殊表面调整技术的新工艺，实现了此前熔融镀锌钢板中无法采用的新成分构成。

从而得以控制住显微组织，提高了钢板的加工性。

新的高强度钢板将在2006年4月完成了改造调整的加古川制铁所1号熔融镀锌生产线上进行制造。

该生产线能制造最大板厚为3.2mm的冷轧钢板产品，因此新的高强度钢板的应用用途还将进一步拓宽。

2、JFE钢铁开发出2种车用高张力钢板780MPa产品用于铃木汽车

JFE钢铁面向车架构造部件开发出了冲压成形性能出色的1180MPa级高强度冷扎钢板“高加工性WQ高张力钢板”系列。

新型高张力钢板的延展性为原1180MPa级高张力钢板的1.5倍以上，可与普通980MPa级高张力钢板媲美，扩孔性同样可与普通980MPa级高张力钢板媲美。

由此，继已开发完成的780MPa级及980MPa级产品之后，该系列高张力钢板又扩充了新产品。

180MPa级高张力钢板已被应用于以辊轧成形（RollForming）等弯曲加工为主的保险杠及加强部件等，不过使用于需要更高级的冲压加工成形的驾驶室周围的车架构造部件等时，拉伸成形性不足。

因此该公司通过采用自主开发的WQ（水淬冷却）式连续退火处理“JFE-CAL”最佳控制金属组织，开发成功了兼具出色的延展性及拉伸凸缘性（StretchFlange，即扩孔性）的高张力钢板。

新型高张力钢板除出色的冲压成形性外，还具有2大特点：

（1）凭借利用WQ方式的低碳当量设计，实现了出色的延迟破坏特性及熔接性；

（2）通过冲压成形时高度加工硬化以及涂装烤漆时大幅提高强度，使替代热冲压部件成为了可能。

另外JFE还宣布，铃木于2006年1月上市的“MRWagon”的构造部件首次采用了“780MPa级GA高张力钢板”。

该公司与铃木联合开发的该高张力钢板实现了2倍于原高张力钢板的出色冲压成形性。

具体来说，在兼顾延展性和扩孔性的平衡的同时，将由成形时冲压破损主要致因--裁切断面产生的裂缝控制到了最小限度。

该高张力钢板适用于使用270MPa级钢板的大型部件。

在采用该高张力钢板时，无需加强部件，可减轻构造部件的重量，削减冲压成型费及组装工数做出贡献。

实际上，铃木的应用实例表明，与使用270MPa级钢板相比，可减轻25％的重量。

三、在中、高强度区域成形性良好的结构用高强度钢板方面的开发

1、汽车外板用钢种类

大体上说汽车内外板用钢有如下几种：

（1）普通低碳铝镇静钢；

（2）以Nb、Ti为碳氮化物形成元素的细化晶粒钢和沉淀强化钢；（3）铁素体基上弥散分布的马氏体复相组织强化的双相钢；（4）利用残余奥氏体产生高延性的TRIP钢（相变诱导）；（5）Nb、Ti固定超低碳（C<20ppm）的IF钢，是具有高r值的强化型IF钢。

2、钢板厚度与安全性并不等价

在车身的功能设计方面，车身重量的最佳化基于对安全、舒适、节能和环保四个方面要求的综合考虑与分析。

安全和舒适要求增加车身重量，而节能和环保要求降低车身重量。

因此，降低车身重量受到了安全性和舒适性要求的限制。

对于汽车制造商和汽车钢板生产商来说，车身结构优化都是至关重要的。

钢厂可生产高强度钢板以减薄车身结构板的厚度和重量。

汽车制造厂可通过改进车身结构设计，在适当降低重量的同时，提高静态扭转刚度。

这样，新的车身设计才能同时满足社会需求（节能和环保）和开车人需求（舒适和安全）。

基于以上研究，轿车车身用钢板的主要趋势是向减薄、高强度发展。

很多消费者认为车身的钢板厚度越大车就越结实，其实这只是一种表面上的主观猜测。

目前的汽车制造业中，使用较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，因此在车身上应用很广。

为了满足汽车制造业追求轻量化的要求，钢铁企业推出了高强度汽车钢板。

这种钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，抗拉强度得到大幅的增强，可以在厚度减薄的情况下依然保持车身的机械性能要求，从而减少了汽车质量。

譬如原来用厚度1mm钢板做侧面板，采用了高强度钢板只需要0.8mm。

高强度钢板还可以有效地提高车身的抗冲击能力，并进而提高汽车的经济性，满足更为严格的碰撞标准和排放标准。

3、高强度细颗粒钢NFG

中山制钢生产的高强度细颗粒钢NFG在金融危机中需求十分旺盛，2008年已增产20%，由于其高利润对企业效益起了支撑作用，2009年中山制钢虽然减产，但对NFG钢的生产仍保持了2008年的水平。

NFG钢的特点是在大压下轧制后快冷使结晶粒径微细化，从而保证强度和粘性同时提高。

NFG钢的结晶粒径不到普通钢材的1／3，由于结晶粒径小，其结晶结合力就强，强度和韧性也就高。

用NFG钢生产汽车部件用钢板，其厚度可减少到原来的1／2左右，并使Si、Mn等合金元素的添加量减少到原来的1／2，不仅有利于汽车轻型化节油，还有利于节约铁合金。

4、强化汽车钢板竞争力新技术

韩国现代HYSCO公司已经成功开发出生产汽车用钢板的新型热冲压方法,并计划明年将该新方法应用于汽车钢板生产线进行批量生产汽车钢板,从而强化其汽车钢板生产的竞争力。

一旦新热冲压方法,即对轧制过程后加热的钢板进行淬火的方法应用于该公司汽车钢板生产线,可以将钢板强度提高3~5倍,由此有助于降低汽车重量和改进汽车的燃油效率。

在欧洲,采用这种方法生产的汽车钢板消费量每年都增长20%。

连同拼焊板技术和液压成形技术,应用新热冲压方法到汽车钢板生产线中,将有助于提高