最近道哥的小師妹小九準(zhǔn)備買(mǎi)車(chē)，悄咪咪的問(wèn)了道哥幾個(gè)問(wèn)題。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，屈服強(qiáng)度就是“用多大的力能把金屬弄至變形”，什么是抗拉強(qiáng)度呢？簡(jiǎn)而言之，抗拉強(qiáng)度就是“用多大的力把金屬弄斷”。

通常，想要弄彎一塊鋼板要比弄斷一塊鋼板容易的多，所以同一塊材料的抗拉強(qiáng)度要大于屈服強(qiáng)度。

假設(shè)有A和B兩輛車(chē)，A車(chē)關(guān)鍵位置鋼板的抗拉強(qiáng)度為1000MPa，B車(chē)關(guān)鍵位置鋼板的屈服強(qiáng)度同為1000MPa，根據(jù)上面的解釋我們可以知道，B車(chē)的鋼板抗拉強(qiáng)度一定會(huì)遠(yuǎn)高于1000MPa。那么當(dāng)這兩輛車(chē)都受到同樣的1000MPa的沖擊力時(shí)，A車(chē)鋼板將會(huì)發(fā)生斷裂，而此時(shí)B車(chē)鋼板僅會(huì)發(fā)生變形，并不會(huì)造成斷裂。

對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)，發(fā)生斷裂要比發(fā)生變形給乘客帶來(lái)的危害更大，所以從安全性能上講B車(chē)的安全性要高于A車(chē)。

在汽車(chē)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，屈服強(qiáng)度指標(biāo)確實(shí)比抗拉強(qiáng)度指標(biāo)重要的多，但不是說(shuō)只要選用屈服強(qiáng)度大的鋼材就行，一輛汽車(chē)上用到的高強(qiáng)鋼并不是只有一種，不同的部位會(huì)使用不同的鋼種，而且不同的部位對(duì)鋼種強(qiáng)度的要求也都不一樣。

在汽車(chē)設(shè)計(jì)研發(fā)中，關(guān)心材料屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的主要有三個(gè)功能塊：沖壓、安全和耐久。對(duì)于沖壓，汽車(chē)減震器、彈簧座、油封座、底蓋、油筒、支架等都屬于汽車(chē)沖壓模塊。一般來(lái)說(shuō)，材料的屈服強(qiáng)度越低，抗拉強(qiáng)度越高就越容易成型。

對(duì)于安全，對(duì)不同的區(qū)域有不同的要求，吸能區(qū)希望有一定屈服強(qiáng)度的同時(shí)，抗拉強(qiáng)度盡量高，這樣材料在變形過(guò)程中能吸收盡量多的能量。乘員艙希望材料屈服強(qiáng)度盡量高，大致就是在保證人員安全和車(chē)身有效安全空間上的權(quán)衡。太軟了生存空間都沒(méi)有，太硬了人和撞墻一樣也容易受傷。

對(duì)于疲勞耐久，在一定屈服強(qiáng)度范圍內(nèi)，同一類(lèi)別鋼種的屈服強(qiáng)度高一點(diǎn)耐久壽命會(huì)更好一些。

總之這兩種強(qiáng)度指標(biāo)是相輔相成的關(guān)系，不能一味的追求其中一個(gè)指標(biāo)。

可能以前的老解放卡車(chē)是這樣的吧，常聽(tīng)老司機(jī)們夸贊當(dāng)年的老解放卡車(chē)鋼板有多厚多厚。現(xiàn)在大多數(shù)人仍然認(rèn)為，鋼板越厚，抵抗沖擊的能力越強(qiáng)。鋼板厚、車(chē)身重、底盤(pán)穩(wěn)，才能保障行駛的穩(wěn)定和安全，所以“皮薄皮厚”也成為了商家忽悠消費(fèi)者的噱頭之一。

事實(shí)上，鋼板越厚，車(chē)身越重，并不能帶來(lái)性能上的提升，只是增加油耗而已。

汽車(chē)的穩(wěn)定性主要來(lái)源于空氣動(dòng)力而非自重，在保證汽車(chē)的強(qiáng)度、模態(tài)以及安全性能的前提下，盡可能地降低汽車(chē)的自重，能夠有效降低能耗，減少排氣污染。研究顯示，車(chē)重每減少100千克，每百公里可節(jié)省燃油0.3-0.5L。還能提高汽車(chē)的動(dòng)力性和操控性，使車(chē)輛獲得更好的制動(dòng)響應(yīng)并縮短制動(dòng)距離。

汽車(chē)生產(chǎn)的主要工藝是沖壓。汽車(chē)車(chē)身用鋼板要求成型容易，回彈小，沖壓過(guò)程中對(duì)模具的磨損小。汽車(chē)用鋼板從屈服強(qiáng)度350MPa的軟鋼一路發(fā)展，經(jīng)歷了雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、多相鋼、馬氏體鋼，屈服強(qiáng)度一路增長(zhǎng)到了900MPa。整個(gè)發(fā)展過(guò)程的規(guī)律就是強(qiáng)度越來(lái)越高，金相組織中的馬氏體成分越來(lái)越多，但是與此同時(shí)，可加工性越來(lái)越差，成型難度越來(lái)越大，而且沖壓回彈非常大。這時(shí)，全鋁車(chē)身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了，它被最早用于奧迪A8車(chē)型上面。

捷豹全鋁車(chē)身

但是，全鋁車(chē)身結(jié)構(gòu)成本非常高昂，限制了大規(guī)模應(yīng)用，只能用在頂級(jí)車(chē)型上。于是，人們的目光最終還是回到了鋼材上面。

分析鋼板的金相組織，想要成型容易就要求鋼板中的鐵素體和奧氏體成分盡可能得多，但是鐵素體和奧氏體的強(qiáng)度很低；想要高強(qiáng)度則要求馬氏體成分盡可能得多，但是馬氏體脆性大，變形困難，汽車(chē)用鋼板的技術(shù)發(fā)展一時(shí)陷入了瓶頸狀態(tài)。

其實(shí)，汽車(chē)鋼板中的馬氏體組織除了鋼板變形相變可以得到外，還可以通過(guò)熱處理得到，于是新的思路產(chǎn)生了。

人們開(kāi)發(fā)了一系列新材料的鋼板，典型的牌號(hào)為22MnB5，成分如下圖所示。由于這些鋼板的主要強(qiáng)化元素為硼，它們也被稱(chēng)為硼鋼。

22MnB5原始金相組織為鐵素體+珠光體，加熱到900攝氏度左右轉(zhuǎn)變成為奧氏體，在模具中液壓成型并淬火，轉(zhuǎn)變成為100%的高強(qiáng)度馬氏體組織，成型性能好，成型后強(qiáng)度高，性能非常優(yōu)越。

這就是汽車(chē)宣傳冊(cè)中常說(shuō)的熱成型鋼。熱成型鋼最突出的特性，一個(gè)是強(qiáng)度特別高，一個(gè)是成型性能好，還有一個(gè)就是幾乎沒(méi)有沖壓回彈。理論上使用熱成型鋼的汽車(chē)比完全不使用熱成型鋼的汽車(chē)在安全性不變的情況下可減重30%，或者重量不變的情況下提升強(qiáng)度30%。

幾乎所有的品牌都會(huì)拿這個(gè)指標(biāo)說(shuō)事.。特別是一眾三線小品牌互相攀比高強(qiáng)鋼用量，真假難辨。不過(guò)你見(jiàn)過(guò)路虎、悍馬、凱迪拉克宣傳自己使用了多少熱成型鋼嗎？

銷(xiāo)售小哥有一點(diǎn)倒是沒(méi)說(shuō)錯(cuò)，要是整車(chē)使用熱成型鋼確實(shí)買(mǎi)不起。如果你看到宣傳說(shuō)使用了60%的熱成型鋼，售價(jià)卻只有十幾萬(wàn)，請(qǐng)繞道。

除了太貴，真正的原因是好鋼要用在刀刃上，這種鋼材主要用于車(chē)身防侵入零件，現(xiàn)在慢慢開(kāi)始向能量吸收零件擴(kuò)展。防侵入零件是包裹汽車(chē)乘員座艙的結(jié)構(gòu)件，主要包括A、B、C柱、車(chē)頂和車(chē)底側(cè)梁、地板梁、前后車(chē)身吸能區(qū)域等等。這些通常都是看不見(jiàn)的部位，但是是決定車(chē)輛安全性的關(guān)鍵部位。相反，我們平時(shí)看得見(jiàn)的車(chē)身覆蓋件使用的都是易成型且低價(jià)的低強(qiáng)度鋼板。

某品牌車(chē)身用鋼強(qiáng)度圖

在看廠商宣傳資料時(shí)看到“我們的車(chē)身采用了1000Mp級(jí)別高強(qiáng)度鋼制造”這種宣傳語(yǔ)時(shí)不要誤以為全車(chē)都是用這種鋼造的，實(shí)際上可能只有四門(mén)防撞梁那幾根桿達(dá)到了這個(gè)強(qiáng)度級(jí)別。

—END—

來(lái)源: 道哥-新材道

	? 請(qǐng)關(guān)注 微信公眾號(hào): steeltuber.  轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留鏈接: http://www.szfvc.cn/Steel-Knowledge/1606898649.html