李光瀛１，唐　荻２，王先進２

（１．中國鋼研科技集團有限公司鐵研究總院，北京　１０００８１；２．北京科技大學(xué)，北京　１０００８３）

摘  要：國際汽車業(yè)實施的全球化戰(zhàn)略，包括新車型的全球開發(fā)平臺、零部件和構(gòu)件的模塊化制造與全球采購、汽車產(chǎn)品的全球制造－銷售－服務(wù)，促使世界上的先進鋼鐵企業(yè)從單純的汽車用原材料生產(chǎn)商轉(zhuǎn)變?yōu)槠嚇?gòu)件成品、半成品、新型沖壓板料和系列化原材料的綜合供應(yīng)商，成為汽車業(yè)密切而可靠的戰(zhàn)略合作伙伴。此外，世界能源、環(huán)境和經(jīng)濟衰退問題，進一步促使我國鋼鐵企業(yè)的汽車板生產(chǎn)向深加工方向發(fā)展。本文簡要說明了汽車板深加工主要技術(shù)產(chǎn)品，主要介紹了發(fā)展較快的激光拼焊板和熱成形技術(shù)，并簡要說明了汽車板深加工所要求的材料基礎(chǔ)：系列化與均質(zhì)化。

關(guān)鍵詞：模塊化制造；汽車板；深加工；激光拼焊板；熱沖壓成形

１　汽車制造及汽車板生產(chǎn)的發(fā)展趨勢

為提高汽車產(chǎn)品競爭力，國際汽車制造業(yè)實施全球化戰(zhàn)略，建立起新車型的全球開發(fā)平臺，對各種車型所需的零部件和構(gòu)件采用系統(tǒng)化開發(fā)、模塊化制造、集成化供貨和全球化采購的方式，使汽車產(chǎn)品的制造、銷售和售后服務(wù)完全實現(xiàn)全球一體化。目前，世界排名前列的跨國汽車制造廠家，如通用、大眾、豐田、雷諾日產(chǎn)、現(xiàn)代、福特等基本上實現(xiàn)了全球化發(fā)展戰(zhàn)略。這些汽車制造廠家能夠?qū)崿F(xiàn)在全球范圍內(nèi)的資源合理配置，提高產(chǎn)品通用化程度，有效地提高和控制產(chǎn)品質(zhì)量，并降低制造成本。全球化的經(jīng)營管理是這些跨國公司制定汽車發(fā)展戰(zhàn)略決策的關(guān)鍵［１－４］。

在這種發(fā)展趨勢下，以鋼鐵原材料直接供給汽車制造廠家的原始營銷方式和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈正在隨之發(fā)生重要變化，以汽車構(gòu)件和零部件模塊提供給汽車制造廠家的新型營銷方式和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈正在建立和形成。國際上的先進鋼鐵企業(yè)，例如德國蒂森、法國阿塞洛（現(xiàn)為阿塞洛－米塔爾）等，可向汽車制造廠家提供大量輕量化車身所需的激光拼焊板、液壓成形構(gòu)件和熱沖壓成形構(gòu)件等深加工產(chǎn)品，這些企業(yè)從單純的汽車車身原材料供應(yīng)商轉(zhuǎn)變?yōu)槠嚇?gòu)件的成品、半成品、拼焊板料和系列化原材料的綜合供應(yīng)商，成為汽車制造業(yè)密切而可靠的戰(zhàn)略合作伙伴。

此外，世界能源、環(huán)境和經(jīng)濟衰退問題，進一步促使我國鋼鐵企業(yè)的汽車板生產(chǎn)向深加工方向發(fā)展。中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，２０１１年中國汽車產(chǎn)量為１８４１．８９萬輛，比２０１０年的１８２６萬輛略有增長，仍然高于美國（８６４．６萬輛）和日本（８３９．９萬輛）汽車產(chǎn)量的總和１７０４．５萬輛，占２０１１年世界汽車總產(chǎn)量８００６．４萬 輛的２３．０％，２０１２年中國汽車產(chǎn)量穩(wěn)定增長到１９２７萬輛，連續(xù)４年保持世界第１。中國石油和化工聯(lián)合會的數(shù)據(jù)顯示，２０１０年和２０１１年中國石油消費量分別為４．４億ｔ和４．９億ｔ，進口量高達５５．１％和５５．２％。在“十一五”規(guī)劃中我國新增的１億ｔ煉油能力，幾乎被５年間新增的３５００多萬輛汽車消耗掉。預(yù)計２０２０年，中國對進口石油的依賴度將達到６０％。據(jù)工信部裝備工業(yè)司預(yù)計，２０２０年中國汽車保有量將超過２億輛，所需汽油和柴油超過３億ｔ，需要４億ｔ石油來煉制，相當于中國２０１２年全年石油消費量的８０％。

因此，為提高汽車的燃油效率而開發(fā)輕量化車身材料及其加工成形與制造技術(shù)，已成為汽車制造業(yè)與鋼鐵行業(yè)共同面臨的重大課題。從２０世紀７０年代第１次能源危機以來，經(jīng)過近４０年的努力，目前汽車輕量化技術(shù)已經(jīng)形成以超輕鋼為基礎(chǔ)的多元化材料體系。超輕鋼車身ＵＬＳＡＢ和未來鋼汽車ＦＳＶ，全面采用先進高強度鋼ＡＨ－ＳＳ汽車板和各種深加工技術(shù)，已經(jīng)使汽車車身分別減重２５％和３５％，使車身具有五星級抗沖撞安全級別，減少總體生命循環(huán)排放近７０％，在提高安全與環(huán)保指數(shù)的同時不增加制造成本［５］。

中國汽車業(yè)的持續(xù)發(fā)展，不僅對汽車用鋼提出了巨大的產(chǎn)量需求，更重要的是如何使汽車用鋼滿足新一代節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適車型對汽車材料的技術(shù)要求，特別是汽車在輕量化、節(jié)能、減排、環(huán)保的同時，必須保證優(yōu)良的抗沖撞性能和駕乘者的安全舒適。今后５～１０年，先進高強度鋼（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｈｉｇｈ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｓｔｅｅｌｓ　ＡＨＳＳ）汽車板和輕量化車身構(gòu)件的深加工技術(shù)（Ｄｅｅｐ　ＷｏｒｋｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤＷＴ）的開發(fā)與應(yīng)用，成為鋼鐵行業(yè)的重大課題與迫切任務(wù)。

２　汽車板深加工技術(shù)及產(chǎn)品

汽車車身構(gòu)件的加工制作，主要是對汽車板原材料的沖壓成形與焊接。目前汽車板深加工技術(shù)及產(chǎn)品［６－１８］見表１。

對于工藝技術(shù)復(fù)雜、性能質(zhì)量新穎、尚無成熟標準的新產(chǎn)品，在開發(fā)階段可以作為深加工產(chǎn)品，例如先進高強度鋼ＡＨＳＳ中的第３代產(chǎn)品Ｑ－Ｐ（Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ－Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）鋼，目前國內(nèi)外均處于實驗室和現(xiàn)場研究開發(fā)過程中，工藝技術(shù)比較復(fù)雜，雖然具有高強度高塑性，但尚無成熟技術(shù)和穩(wěn)定產(chǎn)品以及相關(guān)標準，暫時列為深加工產(chǎn)品。 

對于 熱 成 形 （Ｈｏｔ　Ｆｏｒｍｉｎｇ或Ｈｏｔ　Ｓｔａｍ－ｐｉｎｇ）技術(shù)，采用熱沖壓成形與隨后淬火處理工藝相結(jié)合的方式，可使屈服強度為３５０ＭＰａ，抗拉強度為５５０ＭＰａ的普通高強度低合金鋼板，熱成形后 成 為 屈 服 強 度 達１０００ＭＰａ，抗 拉 強 度 達１５００ＭＰａ的超高強度 構(gòu)件，強 度水 平提 高了３倍，已用作重要汽車構(gòu)件。

本文主要介紹激光拼焊板的生產(chǎn)應(yīng)用及熱成形工藝技術(shù)。

３激光拼焊板［５－９］

３．１激光拼焊板生產(chǎn)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

激光拼焊板（ＬＴＢ或ＴＷＢ）是將不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂鍍層表面的鋼板，采用激光焊接技術(shù)連接成一塊整體沖壓板料，沖壓成形后能夠滿足車身構(gòu)件不同部位的不同使用性能要求。１９８５年德國蒂森鋼鐵公司與德國大眾汽車公司合作，開發(fā)出全球第１塊激光拼焊板并使用在奧迪１００車身上。２０世紀９０年代，歐洲、北美和亞洲日本各大汽車制造廠家開始大量采用激光拼焊板。目前，激光拼焊板主要用于車身的前后車門內(nèi)板、底板、前后縱梁、Ａ、Ｂ、Ｃ立柱、輪罩等構(gòu)件。

美國福特公司是世界上使用激光拼焊板最多的汽車廠家，其中皮卡車型（包括Ｆ－１５０Ｓ新車型）每年使用１００萬件激光拼焊板，其應(yīng)用正在向轎車、面包車和ＳＵＶ等車型擴展，顯著節(jié)省了材料、減輕了車身重量、提高了燃油效率，并提高了車身的抗沖撞能力。

目前全世界已建有１００多條激光拼焊板生產(chǎn)線，其中德國蒂森克虜伯和法國阿賽洛是當今世界最大的兩家激光拼焊板生產(chǎn)商和配套商，而德國蒂森克虜伯公司是世界上生產(chǎn)激光拼焊板數(shù)量最多的鋼鐵廠，２００９年生產(chǎn)激光拼焊板４２．５萬ｔ，銷售額５．０３億歐元（約５０億元人民幣）。目前，歐洲生產(chǎn)的激光拼焊板占世界總產(chǎn)量的７０％，美國生產(chǎn)的占２０％，日本生產(chǎn)的占１０％。中國第１條激光拼焊板生產(chǎn)線于２００２年１０月在武漢建成，屬于德國蒂森公司在世界上的８條海外生產(chǎn)線之一；現(xiàn)在我國的激光拼焊板生產(chǎn)線主要有３條，即上海寶鋼的阿賽洛、武漢中仁（蒂森克虜伯）和鞍鋼蒂森克虜伯公司。

３．２激光拼焊工藝設(shè)備

激光束 可 聚 焦 于 很 小 的 直 徑 （小 于Φ０．５ｍｍ）。激光在鋼板邊部引導(dǎo)出的淡藍色等離子體可加熱并融合兩塊鋼板對接的邊部，無需任何金屬填料進行焊接。通常使用的是功率強大的ＣＯ２激光器，焊接設(shè)備已經(jīng)被改進為固定的激光光束系統(tǒng)與鋼板導(dǎo)入輥道臺架系統(tǒng)，裁剪的板料被成對地送入激光焊機工作臺，可連續(xù)焊接并提高異種鋼板原料之間拼焊的生產(chǎn)率，見圖１、圖２。可根據(jù)激光功率、強度分布、焊接速度、聚焦調(diào)節(jié)、切邊幾何形狀和質(zhì)量、兩個對接邊部的相對位置來調(diào)節(jié)焊縫。激光焊接是端部結(jié)合，焊縫體積很

小，其寬度可小于１ｍｍ。由于沒有使用任何填充材料（焊絲、焊劑等），不存在焊縫高度問題，熱影響區(qū)很小。靜態(tài)和動態(tài)測試表明，焊接樣品的斷裂總是位于基體處，焊縫并不影響成形過程。對于激光拼焊的鍍鋅板，陰極保護仍然有效。 

３．３激光拼焊板車身構(gòu)件的優(yōu)點

蒂森克虜伯激光拼焊板公司（ＴＫＴＢ）一般會在新車型投產(chǎn)前２年和汽車制造廠家一起來完成激光拼焊板的開發(fā)和設(shè)計工作，主要是對車身構(gòu)

件進行數(shù)字模擬分析（例如構(gòu)件的撞擊模擬）、激光拼焊板的設(shè)計、產(chǎn)品樣本的設(shè)計和制造、模具的調(diào)試和深沖試驗，并對模具的設(shè)計和制造以及總裝工藝提出參考意見。激光拼焊板制作的車身構(gòu)件如圖３、圖４所示。

激光拼焊板車身構(gòu)件具有以下主要優(yōu)點：

（１）根據(jù)構(gòu)件不同部位的受力、承載和腐蝕狀況 ，將不同強度級別、不同厚度、不同表面處理狀態(tài)的板材拼焊在一起，成為同一塊沖壓板料和成形構(gòu)件，不僅充分利用了不同板料的使用性能，而且可以對構(gòu)件進行優(yōu)化設(shè)計，減輕構(gòu)件的重量，對于汽車輕量化、節(jié)能、抗沖撞和安全十分有益；

（２）車身構(gòu)件數(shù)量顯著減少，沖壓和焊接制造工藝簡化，生產(chǎn)設(shè)備減少，效率提高，整車制造與裝配成本顯著降低；汽車構(gòu)件板料在成形前通過激光焊接工藝連接在一起，使成形構(gòu)件產(chǎn)品的精度提高，制造與裝配公差減小；

（３）由于激光拼焊是把不同基板的邊部對焊在一起，不需要加強板，也沒有搭接縫，不僅提高了拼焊板構(gòu)件的耐腐蝕性能，而且減少了對構(gòu)件進行密封處理的工藝措施。同時，提高了車身構(gòu)件設(shè)計的靈活性。

４熱成形技術(shù)［１２－１８］

４．１熱成形技術(shù)的發(fā)展

熱成形技術(shù)是瑞典Ｐｌａｎｎｊａ公司研究開發(fā)的新技術(shù)，于１９７７年申請了專利。瑞典薩博汽車制造廠于１９８４年首先在ＳＡＡＢ９０００車型中使用了含硼鋼的熱成形強化構(gòu)件。１９８７年世界熱成形構(gòu)件產(chǎn)量達到３００萬件，１９９７年增加到８００萬

件。２０００年法國阿塞洛公司開發(fā)出高強度熱沖壓構(gòu)件Ｕｓｉｂｏｒ１５００，其抗拉強度達１５００ＭＰａ。此后，熱成形構(gòu)件產(chǎn)量迅速增長，２００７年全球熱成形構(gòu)件產(chǎn)量達到１．０７億件。２０１１年全世界已有１４２條熱成形生產(chǎn)線，預(yù)計２０１３年全球的熱成形構(gòu)件產(chǎn)量將達到４．５億件。

４．２熱成形工藝及典型熱成形鋼成分和性能

典型熱成形鋼的化學(xué)成分見表２［１２］。考慮到鋼板下料模具的設(shè)計，最常用的熱成形鋼是含硼鋼２２ＭｎＢ５，其在室溫下具有鐵素體－珠光體組織，抗拉強度最高為６００ ＭＰａ，成形后用于安全結(jié)構(gòu)件 。

熱成形工藝加熱和保溫時間為８ｍｉｎ左右，在奧氏體區(qū)（９００～９５０℃）對淬火硬化鋼進行熱成形，沖壓周期為２０～３０ｓ，每組可同時成形２件以上多塊鋼板構(gòu)件。變形溫度在９００～９５０℃時，鋼板奧氏體化后的低強度（σｂ＜１５０ＭＰａ）和高伸長率（Ａ＞５０％）使得復(fù)雜形狀的構(gòu)件能夠順利沖壓成形，構(gòu)件無回彈，幾何精度高。為避免構(gòu)件表面氧化，需要使用一種專用的以Ａｌ和Ｓｉ為基的防高溫氧化涂料。

熱成形后立即對模具中的構(gòu)件進行淬火處理，冷卻速率大于２７Ｋ／ｓ，使構(gòu)件迅速冷卻到馬氏體點ＭＳ＝４２５℃以下，獲得馬氏體組織，抗拉強度達１３００ＭＰａ以上。淬火后必須采用專門的構(gòu)件精整工藝，但沒有附加的成形、切割和剪邊等設(shè)備。典型熱成形鋼的實際馬氏體點、臨界冷卻速率和力學(xué)性能［１２］見表３。

為預(yù)報和調(diào)節(jié)熱成形構(gòu)件的性能，必須深入研究熱成形工藝各環(huán)節(jié)工藝參數(shù)及其相互影響，

尤其是熱成形過程中，加熱、成形、淬火等工藝參數(shù)對鋼板奧氏體化、抗高溫氧化鍍層內(nèi)

Ｆｅ原子擴散、奧氏體熱變形、奧氏體－馬氏體轉(zhuǎn)變以及構(gòu)件成品顯微組織和力學(xué)性能的影響。熱成形過程中２２ＭｎＢ５鋼板顯微組織和力學(xué)性能隨溫度和冷卻速率的變化見圖５［１２］。圖５ 

圖５ａ中，冷 軋 退 火 態(tài) 鋼 板 抗 拉 強 度 約 為６００ＭＰａ，伸長率約為２０％，在加熱過程中其抗拉強度降到約２００ＭＰａ，而伸長率提高至約４５％（與低碳軟鋼相似），出爐后熱沖壓成形和立即淬火，２２ＭｎＢ５構(gòu)件抗拉強度達１５００ＭＰａ，伸長率降到約５％（與馬氏體ＭＳ相似）。

圖５ｂ中，淬火冷卻速率要求在２７Ｋ／ｓ以上，以獲得奧氏體和馬氏體復(fù)相組織。

熱成形工藝的主要優(yōu)點是在較低的沖壓載荷條件下獲得高強度和高幾何精度構(gòu)件，具有優(yōu)異的抗沖撞性能，可用于Ａ柱、Ｂ柱、前后保險杠、門板加強肋、門檻、車頂縱梁、側(cè)沖擊梁、隧道形底板等承載結(jié)構(gòu)件和抗沖撞構(gòu)件，見圖６［１２］。

熱成 形生產(chǎn)線設(shè)備的制造商主要有德國ＳＣＨＵＬＥＲ、瑞典ＡＰ＆Ｔ和德國ＮＥＦＦ等公司。德國大眾公司建起了６條熱沖壓成形生產(chǎn)線，在新車型中大量采用熱沖壓構(gòu)件，其帕薩特２００８版車型的白車身中有１９％的重量是熱成形構(gòu)件；美國福特福克斯２０１０年版車型中的熱成形構(gòu)件已經(jīng)占白車身重量的２６％，而瑞典沃爾沃熱成形構(gòu)件在白車身中的飽和極限比重將達到４５％。我國已經(jīng)建起的熱沖壓生產(chǎn)線有長春ＢＥＮＴＬＥＲ、昆山ＧＥＳＴＡＭＰ、上海ＢＥＮＴＬＥＲ、上海ＣＯＳＭＡ和上海寶鋼熱沖壓零部件有限公司；武鋼研究院也建有一條熱沖壓成形的試驗生產(chǎn)線。

４．３熱成形工藝中的技術(shù)關(guān)鍵

４．３．１熱成形構(gòu)件熱鍍抗高溫氧化保護層

為防止熱成形構(gòu)件表面在加熱爐的高溫氧化氣氛中生成氧化鐵皮并影響構(gòu)件成品的噴漆和涂裝，可以采用連續(xù)熱鍍鋅工藝在鋼板表面熱鍍Ａｌ－Ｓｉ抗高溫氧化保護層。這種Ａｌ－Ｓｉ涂鍍層的熔點 為６００℃，顯 著 低 于 鋼 板 加 熱 成 形 溫 度９５０℃。但是，在鋼板基體的鐵原子通過擴散與涂層中的Ａｌ結(jié)合成具有較高熔點的Ａｌ－Ｆｅ合金，并從涂層與鋼板的界面迅速遷移進入涂層表面，使抗氧化涂鍍層在９５０℃高溫不會熔化。板料表面抗氧化Ａｌ－Ｓｉ涂鍍層的Ｆｅ原子擴散和Ａｌ－Ｆｅ合金化過程需要專門的加熱工藝曲線。實際經(jīng)驗表明，在奧氏體化過程中Ａｌ－Ｓｉ－Ｆｅ抗氧化保護層的厚度應(yīng)小于４０μｍ，以保證熱成形后構(gòu)件的焊接性能。

法國阿塞洛公司在２０００年開發(fā)出的熱成形鋼板ＵＳＩＢＯＲ１５００采用了熱鍍鋁硅合金鍍層，具有良好的抗高溫氧化性能。隨后新日鐵公司根據(jù)與阿賽洛公司的全球戰(zhàn)略聯(lián)盟合作，通過特許協(xié)議研究了ＵＳＩＢＯＲ１５００的生產(chǎn)工藝和使用性能，并在２００３年７月 發(fā) 布 了 對 熱 鍍 鋁 硅 合 金 的２２ＭｎＢ５熱成形鋼板ＵＳＩＢＯＲ１５００的試驗研究結(jié)果，包括鋼板化學(xué)成分、熱成形前后的力學(xué)性能、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變ＣＣＴ曲線、冷卻速率對硬度的影響、低溫韌性、點焊性能、抗高溫氧化鍍層組織結(jié)構(gòu)分析和噴漆涂裝性能。

４．３．２加熱工藝

目前熱成形生產(chǎn)線一般采用輥底式或步進梁式加熱爐，長度約為３０～４０ｍ。熱成形購件在９５０℃奧氏體化３ｍｉｎ后即可在淬火后獲得最大量馬氏體組織，且硬度達ＨＶ４７０。加熱工藝的調(diào)整和改進，主要是為在最短時間內(nèi)使板料獲得均勻的溫度分布、板料基體鋼板的奧氏體化和表面抗氧化鍍層的Ａｌ－Ｆｅ合金化，以提高工藝效率、改善構(gòu)件性能、降低生產(chǎn)成本。

一般來說，在使構(gòu)件獲得相同的馬氏體組織和最高硬度（大于ＨＶ４７０）前提下，所需保溫時間隨加熱溫度的升高而縮短，隨板料厚度的增加而延長。例如，對于相同的鋼板厚度（１．７５ｍｍ），在８６０℃下保溫需要５．５ｍｉｎ，在９５０℃下保溫只需３ｍｉｎ；對于相同的奧氏體化溫度９５０℃，１ｍｍ厚鋼板需要２．２５ｍｉｎ，１．７５ｍｍ

厚鋼板需要３ｍｉｎ，而２．５０ｍｍ厚鋼板需要４ｍｉｎ［１２］。

熱成形機組還可以采用電導(dǎo)法對長寬比較大的原料（例如鋼管、棒材、鋼帶等）加熱，將鋼管或板帶夾在兩個電極之間通電，利用板料的電阻發(fā)熱升溫，提高了加熱速率。但是，由于表面抗氧化鍍層的電阻高于鋼板基體電阻，使表層與基體溫度不均勻。同時，在板料長度方向上和形狀復(fù)雜的板料上，也存在溫度分布不均勻的問題。

最近在熱成形技術(shù)的開發(fā)中，還研究了感應(yīng)加熱工藝的可能性，其熱效率是一般輥底式加熱爐的２倍以上。但是，感應(yīng)圈原件的尺寸及其與板料的間距直接影響到加熱效率，而且必須保證感應(yīng)圈與板料之間的絕緣，過小的間距可能會導(dǎo)致板料擁塞而毀掉感應(yīng)加熱系統(tǒng)。此外，具有一定初始形狀的板料，有可能在感應(yīng)加熱過程中因溫度分布不均而變形。

４．３．３熱成形

為避免加熱后的板料在沖壓成形之前冷卻，必須盡可能迅速地將板料從加熱爐內(nèi)移送至沖壓機。同時，為避免板料在沖壓成形過程中發(fā)生馬氏體相變，必須提高模具移動和沖壓運行速率，保證鋼板在相變開始之前完成沖壓成形，這是成功實現(xiàn)熱成形工藝的先決條件。

在成形模具閉合后，采用６０ＭＰａ高壓熱氣體（氮氣或者空氣）作為介質(zhì)進行沖壓成形，可以使板料在成形過程中保持均勻的溫度分布，使構(gòu)件的成形更加均勻。在熱成形后，構(gòu)件在封閉的模具內(nèi)進行淬火處理，通過布置在模具內(nèi)的冷卻水管進行淬火。瑞典的Ｌｅｏｎａｒｄｏ　Ｐｅｌｃａｓｔｒｅ公司研究了熱成形模具與板料之間的摩擦及其對模具的

磨損問題［１８］。

５汽車板深加工的材料基礎(chǔ)：系列化與均質(zhì)化

對于深加工用汽車板，鋼鐵廠家需要具備兩方面條件，一是汽車板產(chǎn)品的系列化，二是汽車板產(chǎn)品的均質(zhì)化，為深加工構(gòu)件提供所需的各種不同沖壓級別、不同強度級別、不同厚度規(guī)格、不同表面狀態(tài)的汽車板原材料。

５．１汽車板產(chǎn)品系列化

高等級汽車板的開發(fā)與應(yīng)用主要集中在超深沖、涂鍍層和高強度鋼板這３類產(chǎn)品及其系列化，同時包括超深沖級和涂鍍層（熱鍍鋅或電鍍鋅）的汽車外板。隨著我國鋼鐵行業(yè)在設(shè)備、工藝、技術(shù)方面的不斷進步，這３類汽車板產(chǎn)品從技術(shù)標準的系列化到實際產(chǎn)品的性能質(zhì)量，已經(jīng)與國際先進標準和產(chǎn)品接軌。

例如超深沖汽車板，我國在２００８年頒布了經(jīng)過全面修訂的新版國家標準ＧＢ／Ｔ５２１３－２００８，其覆蓋了普通強度冷軋鋼板的各種不同沖壓級別的系列化產(chǎn)品，從一般商用ＣＱ級（ＤＣ０１）到深沖ＤＤＱ級（ＤＣ０４），從超深沖ＳＥＤＤＱ級（ＤＣ０６）到特超深沖級ＥＳＥＤＤＱ（ＤＣ０７）。這一標準與德國ＤＩＮ　ＥＮ　１０１３０－２００６、美 國ＡＳＴＭ　Ａ１００８－２００７、日本ＪＩＳ　Ｇ３１４１－２００９等標準全面接軌。寶鋼、武鋼、鞍鋼等大型鋼鐵企業(yè)均可以按照超深沖級（ＳＥＤＤＱ）的技術(shù)指標要求批量生產(chǎn)ＤＣ０６或ＳＰＣＦ級冷軋鋼板。

在涂鍍層鋼板方面，２００８年頒布的國家標準ＧＢ／Ｔ　２５１８－２００８《連續(xù)熱鍍鋅鋼板及鋼帶》，不僅包括從普通商用級ＤＸ５１Ｄ到超深沖級ＤＸ５６Ｄ和特超深沖級ＤＸ５７Ｄ各沖壓級別的系列化熱鍍鋅板，基本上與德國的ＤＩＮ　ＥＮ１０３２７－２００４標準《連續(xù)熱浸鍍冷成形用低碳鋼帶和鋼板》相同，而且還包括系列強度級別的結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、高強度ＩＦ鋼、烘烤硬化鋼、雙相鋼、ＴＲＩＰ鋼和復(fù)相鋼的熱鍍鋅板。我國標準的新版本是目前世界上品種范圍最寬最全的熱鍍鋅鋼板標準，比德國的ＤＩＮ　ＥＮ１０３２７－２００４、美 國 的ＡＳＴＭ　Ａ６５３／Ａ６５３Ｍ－２００８和日本的ＪＩＳ　Ｇ３３０２－２０１０標準都全面。但是，目前我國熱鍍鋅汽車板，特別是高強度鋼和先進高強度鋼（雙相鋼、ＴＲＩＰ鋼和復(fù)相鋼）的生產(chǎn)還存在一些性能質(zhì)量控制的技術(shù)問題，尤其是化學(xué)成分（例如Ｓｉ含量）對鋅層粘結(jié)力的影響問題還沒有解決。

高強度汽車板的開發(fā)與應(yīng)用為汽車輕量化提供了高性價比的材料技術(shù)支撐，正在形成以超輕鋼為基礎(chǔ)的多元化材料競爭局面。世界各國３７家鋼鐵企業(yè)參加的超輕鋼車身ＵＬＳＡＢ項目已經(jīng)使轎車車身重量減輕了２５％，目前正在進行的未來鋼汽 車ＦＳＶ項 目，將 使 轎 車 車 身 重 量 減 輕３５％。高強度汽車板的開發(fā)主要集中在先進高強度鋼ＡＨＳＳ

汽車板的開發(fā)與應(yīng)用：

（１）第１代先進高強度鋼，是以鐵素體為基體的復(fù)相鋼，包括雙相鋼（ＤＰ鋼）、相變誘導(dǎo)塑性鋼（ＴＲＩＰ鋼）、復(fù)相鋼（ＣＰ鋼）等，已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外各種車型的承載結(jié)構(gòu)件和抗沖撞構(gòu)件。同時，在新一代超輕鋼轎車ＵＬＳＡＢ和未來鋼汽車ＦＳＶ的開發(fā)中，

ＤＰ鋼和ＴＲＩＰ鋼正被用于多種構(gòu)件的制作。在２０１１年試制的ＦＳＶ樣板車型中，各種高強度鋼用量占車身總重的９７％，而ＤＰ鋼和ＴＲＩＰ鋼用量達到了６４．８％。其中，

ＤＰ５００～ＤＰ１０００占３１．３％，ＴＲＩＰ９８０占９．５％，ＣＰ１０００占

９．３％，熱成形鋼ＨＦ１５００占１１．１％，ＴＷＩＰ９８０占２．３％，ＭＳ１２００占１．３％。到２０１２年，先進高強度鋼ＡＨＳＳ將取代４５％的傳統(tǒng)深沖鋼和高強

度低合金ＨＳＬＡ鋼制作汽車構(gòu)件。

（２）第３代先進高強度鋼ＡＨＳＳ，是以馬氏體為基體并含有相當比例奧氏體的系列化高強塑性鋼，主要采用淬火－碳分配Ｑ－Ｐ（Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ－Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）工 藝 生 產(chǎn)。其 抗 拉 強 度 可 以 達 到７００～１３００ＭＰａ，總伸長率保持在１５％～６０％，而合金化成本顯著低于第２代高錳ＴＷＩＰ鋼和高鎳鉻奧氏體不銹鋼。自２００６年１０月美國Ｍａｔ－ｌｏｃｋ教授提出以Ｑ－Ｐ工藝為核心技術(shù)的第３代

先進高強度鋼概念以來，引起世界各國的關(guān)注，并使第３代ＡＨＳＳ鋼成為近年來全球汽車鋼的研

究開發(fā)熱點［１９］。

５．２汽車板產(chǎn)品的均質(zhì)化

汽車制造廠家大多采用連續(xù)沖壓機組和車體組裝流水線，為了保證每一汽車構(gòu)件和每輛汽車幾何精度和性能質(zhì)量的穩(wěn)定可靠，要求任何牌號的汽車板必須保證其各項性能質(zhì)量參數(shù)（包括幾何精度、力學(xué)性能、表面質(zhì)量等）在每一帶卷的長度和寬度方向上均勻、穩(wěn)定、連續(xù)、一致。這對于汽車板來說是一項非常重要的考核指標，稱為實際產(chǎn)品性能質(zhì)量的均質(zhì)性。各國技術(shù)標準都沒有對這個考核指標作任何文字說明，但是對于任何鋼鐵廠家，其產(chǎn)品要得到汽車制造企業(yè)的認可并獲得實際應(yīng)用，均質(zhì)性是非常關(guān)鍵的綜合性考核指標。

早在１９８５年歐洲汽車制造業(yè)與鋼鐵行業(yè)３年合作調(diào)查與試驗研究的基礎(chǔ)上，對提高冷軋汽車板性能質(zhì)量的均質(zhì)性的技術(shù)關(guān)鍵，得到了明確的結(jié)論，即“冷軋汽車板的均質(zhì)性取決于熱軋帶卷原料的均質(zhì)性，包括力學(xué)性能和表面質(zhì)量”。隨后在對板凸度的大量試驗研究中，發(fā)現(xiàn)冷軋帶鋼的比例凸度實際上完全取決于熱軋帶鋼原料的比例凸度，亦即一旦熱軋帶鋼的比例凸度不符合要求，冷軋工藝是無法改變熱軋帶鋼已有的比例凸度的。因此，要提高冷軋帶鋼汽車板的均質(zhì)性，關(guān)鍵是提高熱軋帶鋼原料的均質(zhì)性，包括化學(xué)成分、力學(xué)性能、表面質(zhì)量和幾何精度。

對于高等級汽車板，特別是冷軋汽車外板和先進高強度鋼ＡＨＳＳ汽車板，提高其實際產(chǎn)品性能質(zhì)量的均質(zhì)性，不僅是滿足汽車業(yè)和國內(nèi)外市場的需求，而且是對鋼鐵企業(yè)整體流程、設(shè)備、工藝、技術(shù)、管理、操作等綜合實力與競爭能力的考核，是對鋼鐵企業(yè)技術(shù)進步的推動。

在我國，以寶鋼為代表的大型鋼鐵企業(yè)已經(jīng)能夠生產(chǎn)絕大部分高等級汽車板產(chǎn)品，并且在汽車板產(chǎn)品的均質(zhì)性與汽車板深加工技術(shù)方面也達到國際先進水平。然而，對于大多數(shù)汽車板生產(chǎn)廠家來說，目前仍然面臨著大幅度提高產(chǎn)品均質(zhì)性的問題，并且亟需在此基礎(chǔ)上，開拓和應(yīng)用汽車板的深加工技術(shù)，盡快改變初始原材料供應(yīng)商的地位，不僅為汽車制造廠家提供多品種高等級汽車板原材料，而且通過早期介入新車型設(shè)計開發(fā)，為汽車制造廠家提供各種構(gòu)件的初級加工板料（例如激光拼焊板）、半成品構(gòu)件、成品構(gòu)件（液壓成形構(gòu)件、熱成形構(gòu)件）等，逐步發(fā)展成為汽車制造業(yè)可靠的合作伙伴［２０］。

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