2000年以來，中國汽車工業(yè)發(fā)展進(jìn)入了快車道，幾乎每年以2位數(shù)速度迅速增長。截至2013年底，中國汽車產(chǎn)量2 211.68萬輛，保有量已達(dá)1.37億輛，世界汽車保有量已超過10億輛。汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車產(chǎn)量和保有量的增多，在拉動經(jīng)濟(jì)發(fā)展和給人們出行帶來方便的同時，也產(chǎn)生了油耗、霧霾、安全等問題。
       2013年，中國石油消耗量為4.98億t，進(jìn)口近3億t，對外進(jìn)口的依存度接近60%。汽車消耗的石油，約占石油消耗總量的65%左右。每燃燒1L汽油，會產(chǎn)生2.5kg的二氧化碳（CO2）和其他排放氣體。汽車對大城市空氣污染的分擔(dān)率已超過25%。近年來，隨著汽車產(chǎn)量和保有量的增加，交通事故也明顯增加，每年死于交通事故的人數(shù)超過20萬人。因此，汽車節(jié)能減排和提高汽車的安全性已刻不容緩。正因如此，我國政府和世界各國政府都十分重視汽車的節(jié)能減排和安全性，與能耗、排放和安全性有關(guān)的法規(guī)不斷升級和完善。我國的能耗法規(guī)規(guī)定，各單位乘用車平均油耗為6.9L/100km，到2020年將降至5L/100km。歐盟規(guī)定汽車的燃油消耗在2009年為100km油耗5.7L，即每千米CO2排放為140g；2012年100km油耗為4.9L，即每千米CO2排放為120g。日本、美國也有類似的法規(guī)。汽車輕量化是達(dá)到這些法規(guī)要求必不可少的手段。

       高強(qiáng)度鋼在汽車輕量化和安全件上的應(yīng)用

       研究表明高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼是保證汽車輕量化、提升汽車安全性且性價比高的現(xiàn)代汽車制造基礎(chǔ)材料，其他材料難以替代。由于汽車輕量化和安全技術(shù)的發(fā)展，汽車用鋼的強(qiáng)度水平一直呈上升趨勢，高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的用量在持續(xù)增加。
       國際上出現(xiàn)了一系列輕量化工程，包括由美國鋼鐵協(xié)會組織的“新一代汽車合作計劃（PNGV）”，其輕量化目標(biāo)是減重30%，其技術(shù)路線是鋼鐵材料和多種材料的應(yīng)用；由歐洲鋼鐵協(xié)會組織的超輕汽車計劃（SuperLIGHT-Car）減重目標(biāo)是40%，技術(shù)路線也是多種材料的應(yīng)用；國際鋼鐵協(xié)會組織的高級汽車概念（ULSAB-AVC）輕量化項目，減重目標(biāo)是20%，符合2004年的碰撞法規(guī)，其技術(shù)路線是全部采用高強(qiáng)度鋼，白車身采用高強(qiáng)度鋼為36%，超高強(qiáng)度鋼達(dá)到64%；阿賽洛鋼公司也組織了“輕量化車身項目ABC”，減重目標(biāo)為30%，技術(shù)路線采用高強(qiáng)度鋼。最近，阿賽洛米塔爾公司進(jìn)一步推出了新的輕量化項目S-in motion,在這一輕量化項目中，大量采用了先進(jìn)高強(qiáng)度鋼和熱沖壓成形鋼。以C級車為例，該項目通過優(yōu)化整車43個零件的質(zhì)量，可使車身質(zhì)量較傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的車身減重17%，使整車生命周期減少了14%的碳排放；蒂森克虜伯也推出了輕量化車身項目NSC，減重目標(biāo)20 %，技術(shù)路線采用高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼；韓國機(jī)械院、冶金企業(yè)和汽車廠聯(lián)合開展了韓國國產(chǎn)品牌汽車輕量化工程項目，輕量化目標(biāo)為減重10%；德國新能源汽車項目在輕量化工程和車身設(shè)計中投入近10億歐元。        近年來，每年一屆的歐洲車身會議都展示集輕量化、汽車安全性和高強(qiáng)度鋼應(yīng)用的先進(jìn)設(shè)計實例。可以看出，鋼鐵材料是既可輕量化又保證安全性、性價比高并難以替代的汽車制造基礎(chǔ)材料。圖1和圖2示出了2010年歐洲車身會議的典型車型沃爾沃S60、Sharan應(yīng)用高強(qiáng)度鋼的情況。沃爾沃S60以安全著稱，主要安全件A柱、B柱、門檻等都用了1500MPa的熱沖壓成形鋼，同時一般結(jié)構(gòu)件也大量應(yīng)用普通高強(qiáng)度鋼，低碳軟鋼和普通高強(qiáng)度鋼的用量仍然占有較高的比例。2011年韓國現(xiàn)代汽車首次參加歐洲車身會議，設(shè)計的全鋼輕量化車身i40以高的性價比、高的汽車安全性而獲得當(dāng)年車身會議的金獎,其用鋼情況見圖3。        最近，超高強(qiáng)度鋼還用于制作運(yùn)鈔車、防暴車的防彈板，中國汽車工程研究院股份有限公司等開發(fā)了超高強(qiáng)度輕量化的防彈鋼板，分別將A級、B級、C級的防彈板從原進(jìn)口板的3.0mm、2.5mm、4.0mm減薄為2.85mm、2.3mm、3.7mm,這類鋼板的力學(xué)性能指標(biāo)見表1，板材槍擊時的計算機(jī)模擬和槍擊試驗典型結(jié)果見表2。        高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的發(fā)展

       為滿足汽車輕量化發(fā)展以及前述汽車板的各種性能要求，高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼近年來發(fā)展很快。目前已有普通高強(qiáng)度鋼、第1代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼、第2代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，第3代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼等。各類高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的延性和強(qiáng)度見圖4所示。其中，普通高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)塑積為 15000 ～ 20000 MPa•%， 包括無間隙原子鋼 （IF 鋼）、 高強(qiáng)度無間隙原子鋼 （HSIF）、 各向同性鋼 （IS）、 烘烤硬化鋼 （BH）、低碳軟鋼） （Mild、碳錳固溶強(qiáng)化鋼 （CMn）和高強(qiáng)度低合金鋼 （HSLA）； 第1代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，其強(qiáng)塑積為 20000 MPa•%， 包括雙相鋼 （DP）、 復(fù)相鋼 （CP）、相變誘發(fā)塑性鋼 （TRIP）、 馬氏體級鋼 （MART）、 熱沖壓成形鋼 （HPF）；第2代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，其強(qiáng)塑積 60000 MPa•%， 該類鋼為高錳的孿晶誘發(fā)塑性鋼 （TWIP）；第3代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，其強(qiáng)塑積為 30000～ 40000 MPa•%， 包括中錳的馬氏體+奧氏體鋼 （BCC +FCC）、 包含有 δ 鐵素體的相變誘發(fā)塑性鋼 （δ- TRIP）、 淬火分配處理鋼或稱馬氏體基的相變誘發(fā)塑性鋼 （Q- P）、淬火-回火分配處理鋼或稱回火馬氏體基的相變誘發(fā)塑性鋼 （Q&PT）、 超級貝氏體鋼 （Super B）, 又稱納米貝氏體鋼。在以上3代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼中，目前應(yīng)用較多的仍然是第1代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，在第1代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼中應(yīng)用較多的是雙相鋼，此外，超高強(qiáng)度的熱沖壓成形鋼最近幾年發(fā)展很快，用量可能會有較大的上升。第3代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼目前仍在發(fā)展中，其工藝、強(qiáng)化原理和應(yīng)用技術(shù)均有待于進(jìn)一步實驗研究和發(fā)展，目前寶鋼已率先進(jìn)行了Q-P鋼的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。        汽車輕量化是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排最直接和最有效的手段。既輕量化又保證安全促使了高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用。正是因為汽車工業(yè)的廣闊市場促進(jìn)了高強(qiáng)度鋼迅速發(fā)展，先后出現(xiàn)了普通高強(qiáng)度鋼、第1代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼、第2代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼、第3代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼。目前在汽車工業(yè)得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品較成熟、質(zhì)量較穩(wěn)定、批量生產(chǎn)、性能一致性好的高強(qiáng)度鋼仍然是普通高強(qiáng)度鋼和第1代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼；深入研究高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用技術(shù)，解決和提升成形性、回彈、切邊、連接技術(shù)等問題，擴(kuò)大高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用，為汽車輕量化和節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。（本文刊登于《新材料產(chǎn)業(yè)》2014年7期，有刪減）