近年來，國(guó)內(nèi)的環(huán)保問題日益嚴(yán)峻，政府相繼出臺(tái)了一系列嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，汽車輕量化逐漸成為趨勢(shì)，我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了多項(xiàng)相關(guān)政策，促進(jìn)新能源汽車的研發(fā)和使用，推動(dòng)汽車用材輕量化進(jìn)程。預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)汽車輕量化會(huì)發(fā)展到較高的水平，屆時(shí)，以2005年目標(biāo)車為基數(shù)，我國(guó)汽車整體上將減重40%左右。
當(dāng)前，工程塑料、鋁合金、鎂合金等新材料的運(yùn)用開始成為汽車輕量化的發(fā)展趨勢(shì)之一。據(jù)悉，現(xiàn)在德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)的汽車塑料用量已達(dá)到10%~15%，有的甚至達(dá)到了20%以上。此外，中國(guó)、日本和韓國(guó)的車身用鋁需求目前約為50000噸，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，未來至少10年的年均需求增速將達(dá)到30%左右。
面對(duì)輕量化的趨勢(shì)，以及眾多新材料的沖擊，讓一直在汽車用材上占據(jù)霸主地位的汽車用鋼，面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。但業(yè)內(nèi)人士表示，在可見的未來，鋼材仍是汽車輕量化的主角，鋼鐵企業(yè)和汽車制造企業(yè)合作研發(fā)高強(qiáng)度汽車用鋼仍是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要方式之一。
鋼材仍是主流材料
長(zhǎng)久以來，汽車用鋼中的板材（包括熱軋板、冷軋板和鍍層板）是生產(chǎn)汽車的最主要原材料。一般來說，制造1輛轎車須使用薄鋼板600kg~800kg。如今，為達(dá)到汽車的輕量化要求和節(jié)能減排的目標(biāo)，汽車所采用的材料必須自重輕。在這一點(diǎn)上，工程塑料、鋁鎂合金等新材料比較占優(yōu)勢(shì)。那么車用鋼會(huì)逐漸被替代嗎？
對(duì)于這個(gè)問題，上海汽車集團(tuán)乘用車質(zhì)保部主任工程師付玉生在接受筆者采訪時(shí)堅(jiān)定地表示：“沒法替代！”他認(rèn)為，目前新材料的強(qiáng)度只能代替200MPa~300MPa的軟鋼部分，對(duì)于高強(qiáng)度鋼的地位，還是很難撼動(dòng)的。對(duì)此，他解釋道，汽車企業(yè)對(duì)汽車產(chǎn)品會(huì)按照受眾群、利潤(rùn)等方面來定價(jià)，如果是30萬元以上的車型，利潤(rùn)高，這些輕的貴金屬材料自然也就用得多。“但現(xiàn)在市場(chǎng)上還是以中低端汽車為主，因此鋼材仍將是主流材料。”
對(duì)于這個(gè)觀點(diǎn)，寶鋼研究院首席工程師王利深表贊同。他表示，一般的汽車企業(yè)承受不了鎂鋁等合金材料的成本。他認(rèn)為，輕量化技術(shù)最終是多材料的應(yīng)用。對(duì)此，王利形象地比喻道：“就像設(shè)計(jì)師造房子一樣，假如你是窮人，就給你選便宜的材料；假如你是富人，就可以給你用好的材料。汽車用材的選擇，還是要回歸到客戶群體。一般中低檔的汽車，其用材還會(huì)是以鋼為主。”他認(rèn)為，在未來占主導(dǎo)地位的汽車制造材料還是高強(qiáng)度鋼，比例約占60%。“如果用其他新材料，會(huì)引起汽車工業(yè)四大工藝的變化，其沖壓、焊接、涂裝、總裝，各個(gè)環(huán)節(jié)都要配套，成本也會(huì)相應(yīng)提高。所以說，除非出現(xiàn)突破性、革新性的材料和技術(shù)，否則很難撼動(dòng)汽車用鋼的地位。”
長(zhǎng)安汽車研究總院先期技術(shù)研究所室主任劉波也表示：“就目前來說，高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用仍是輕量化最有效的手段。因?yàn)樵趯?shí)際操作中，高強(qiáng)度鋼是應(yīng)用最順利、減重最明顯的，而且推動(dòng)起來也比較容易。”
高強(qiáng)度、高塑性汽車鋼得到廣泛關(guān)注
目前來看，鋼材是一種既能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化，性價(jià)比較高，又能夠保證安全的材料。
中國(guó)汽車工程研究院副總工程師、汽車輕量化中心總工馬鳴圖告訴筆者，汽車工業(yè)下一步的發(fā)展肯定要用到鋁合金，但現(xiàn)在我國(guó)汽車用鋁合金板材的性能、質(zhì)量還沒有達(dá)到要求。而對(duì)于鋼材的強(qiáng)度要求，馬鳴圖覺得在1000MPa以下，保證成型性就足夠了。“如果鋼材的強(qiáng)度達(dá)到1000MPa以上，鋼材的回彈、模具的磨損、模具的制造等問題，都很難解決。”
確實(shí)，高強(qiáng)度鋼的成型問題，也是眾多汽車企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。奇瑞汽車股份有限公司金屬材料部副部長(zhǎng)陳云霞就表示，希望高塑性、高強(qiáng)度的汽車用鋼能夠盡快面世。一汽股份有限公司技術(shù)中心材料部金屬板材研究室高級(jí)工程師韓志勇對(duì)筆者坦言：“在輕量化和推動(dòng)安全的趨勢(shì)下，高強(qiáng)鋼板的應(yīng)用日益廣泛，比例也不斷提高，但同時(shí)也帶來了一定的困難。隨著強(qiáng)度的不斷提高，鋼材的可塑性就會(huì)變差，這就給成型帶來了困難。”此外，韓志勇補(bǔ)充道：“在鋼材強(qiáng)度提高的同時(shí)，如果塑性不能得到改善，對(duì)性能也會(huì)造成不利影響。對(duì)汽車企業(yè)來說，肯定是希望能得到一種強(qiáng)度高、成型性能好的材料，但這兩個(gè)方面通常是矛盾的。因此我們希望，未來的高強(qiáng)度鋼能夠有效降低汽車企業(yè)的成型困難和生產(chǎn)成本。”
高強(qiáng)度鋼普及不能急于求成鋼鐵行業(yè)進(jìn)入微利時(shí)代以來，汽車用鋼一度成為鋼廠生產(chǎn)的“香餑餑”，許多鋼廠花費(fèi)大量資源研發(fā)汽車用鋼。據(jù)了解，目前，國(guó)內(nèi)的許多鋼廠已經(jīng)可以生產(chǎn)出與國(guó)外品質(zhì)相當(dāng)?shù)母邚?qiáng)度鋼材。王利告訴筆者：“現(xiàn)在國(guó)際上主流的大汽車廠需要的材料，寶鋼基本上都能供應(yīng)。此外，國(guó)際上同步研發(fā)的第三代汽車鋼，寶鋼也處在領(lǐng)先的位置。”
但即便如此，國(guó)內(nèi)對(duì)于高強(qiáng)度鋼的利用率僅有40%，而放眼國(guó)際，這個(gè)比例則高達(dá)70%。對(duì)于普及率不高這一現(xiàn)象，首鋼技術(shù)研究院（技術(shù)中心）工程師韓赟向筆者透露：“現(xiàn)在高強(qiáng)鋼的推進(jìn)工作仍不到位，在實(shí)際應(yīng)用上，存在著汽車企業(yè)不愿意去推動(dòng)的現(xiàn)象。”韓赟解釋道：“對(duì)汽車企業(yè)來說，如果推行減重，企業(yè)就要重新去設(shè)計(jì)、調(diào)整。一個(gè)是成本方面考慮，另外如果有風(fēng)險(xiǎn)的話，前期的付出就都打水漂了，因此很多企業(yè)都不愿意嘗試。”
“還有一個(gè)原因，就是現(xiàn)在鋼廠雖然能夠生產(chǎn)高強(qiáng)度鋼，但下游企業(yè)不會(huì)用。越是高強(qiáng)度的產(chǎn)品，其下游工序，如加工、焊接等，就越困難。”韓赟補(bǔ)充道。不過對(duì)于高強(qiáng)度鋼應(yīng)用的未來，他還是信心十足。“剛開始難免會(huì)有一些阻力，但未來肯定是一個(gè)逐步發(fā)展的過程。現(xiàn)在跟前兩年相比，高強(qiáng)度鋼的利用比例已經(jīng)在增加，很多汽車企業(yè)也開始在嘗試，但這個(gè)事情不能急于求成。”
鋼企須轉(zhuǎn)換角色改變服務(wù)模式
高強(qiáng)度鋼在國(guó)內(nèi)的普及率不高，很大程度上是由于我國(guó)長(zhǎng)久以來的汽車用鋼制作工藝，都是效仿國(guó)外、跟隨國(guó)外的。如今，要趕上國(guó)外汽車工業(yè)的步伐，就需要國(guó)內(nèi)的汽車生產(chǎn)廠家正向思維，創(chuàng)造出能與國(guó)外比肩，甚至好于國(guó)外的產(chǎn)品。
對(duì)于供應(yīng)材料的鋼廠來說，關(guān)鍵在于改變傳統(tǒng)的服務(wù)模式。馬鳴圖告訴筆者，現(xiàn)在韓國(guó)浦項(xiàng)制鐵公司已經(jīng)能做到從滿足客戶的要求出發(fā)，為用戶提供產(chǎn)品開發(fā)的先期介入，共同開發(fā)客戶需求的鋼材。他認(rèn)為，鋼廠不光只是鋼材供應(yīng)商，還要逐漸轉(zhuǎn)變成一個(gè)能夠解決問題的合作伙伴。
“具體來說，鋼廠不僅僅是把鋼材生產(chǎn)出來就夠了，還要讓客戶知道怎么用。這樣就需要一個(gè)實(shí)用階段的整體解決方案，包括是否跟客戶合資成立新公司、指導(dǎo)客戶如何選材、指導(dǎo)客戶用什么樣的工藝來做成零件，最后甚至是為客戶提供金融方面的支持。”馬鳴圖坦言，“在這個(gè)方面，我國(guó)鋼鐵企業(yè)在總體上還是做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。”
對(duì)此，王利也表示：“下游企業(yè)的零部件設(shè)計(jì)能力很強(qiáng)，但他們對(duì)材料的認(rèn)識(shí)不如鋼廠，對(duì)新鋼種不知道如何應(yīng)用。對(duì)鋼廠而言，雖然沒必要去把握整車設(shè)計(jì)，但掌握相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)是完全可以做到的。如寶鋼以先期介入的形式，與客戶共同開發(fā)，最終達(dá)到為客戶提供解決方案的目的，這樣會(huì)加快新鋼種的普及和應(yīng)用。”
在汽車企業(yè)看來，雖說高強(qiáng)度鋼是實(shí)現(xiàn)輕量化的有效手段，但是如果要做好的話，就需要鋼廠能夠提供一個(gè)完整的方案。同時(shí)，他們也希望鋼廠、研究院校等，能夠和汽車企業(yè)共同開發(fā)，將成果資源共享、推廣，從而降低單個(gè)企業(yè)的開發(fā)成本。
作為下游用戶，劉波建議鋼廠在推廣輕量化方案的同時(shí)，除了材料之外，還要有相應(yīng)的、合適的工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。“如果鋼廠只是告訴用戶高強(qiáng)度鋼的材料厚度，是無法讓企業(yè)信服的。所以當(dāng)鋼廠提出任何一個(gè)輕量化方案時(shí)，必須從結(jié)構(gòu)、材料跟工藝這3個(gè)方面綜合考慮，而且要多方案進(jìn)行對(duì)比，只有這樣，才能把輕量化落到實(shí)處。”
