北方钒钛2019年第1期
田鹏
陆凤慧
白宗奇
刘伟
白瑞国
耿立唐
（板带事业部）
0前言
汽车用钢是我国汽车制造最重要的支柱产业之
一，具有持续的成长性、高技术含量、高附加值和高技术服务的特点，是衡量一个企业技术创新和质量管理水平的标尺。国内外一些先进的钢铁公司都将汽车用钢产品作为第一战略产品来开发，在汽车用钢生产装备投入、生产技术开发、新产品开发和应用技术服务等方面取得了长足进步，推动了汽车工业的发展；同时，汽车工业的快速发展和对汽车用材料的需求又拉动了汽车用钢的研发和应用。我公司始终将汽车用钢开发作为产品升级和结构调整的主攻方向，经过多年的努力，在加快装备改造和工艺技术进步方面做了大量工作，开发了系列汽车用热轧钢板和冷轧基料新产品，在产品实物质量稳定性和技术服务方面取得了明显成效，受到汽车制造厂和零件厂的好评，形成了具有资源特的汽车用钢供应基地。
1汽车用钢的发展趋势西安限号2021最新限号9月
随着各国政府对气候变暖和能源危机的重视，开
雷诺twizy发安全性更高、油耗更低的汽车，已经成为全世界汽车产业的共同课题。汽车用结构材料应满足低排放、安全、绿化要求，同时需兼备低成本。目前，汽车产业是钢铁产业的重要下游行业，各种钢材在汽车总重量中所占比例约为70%，其中钢板约占52%，我国汽车制造用钢占全国总钢材消费约6%。研究表明，若汽车的整车重量降低10%，燃油效率可提高6%～8%，排放下降约4%。国际汽车用钢协会针对电动汽车车体的未来钢质汽车FSV 项目成果表明，汽车车身97%可使用HSS 和AHSS 钢材，
车身质量可减少39％。近年来随着我国汽车产量和销量快速增长，如图1所示，汽车产销量连续九年蝉联全球第一，2017年全球汽车产量约9385万辆，而我国汽车产量达到2811.9万辆，销量达到2802.8万辆，其中新能源汽车产量
79.4万辆，销量77.7万辆；2017年我国汽车保有量达到1.94亿辆，其中新能源汽车保有量达153万辆。认为在未来几年，我国汽车销量稳中有升，仍将保持3%
起亚k3视频的低速增长，受国家政策影响，新能源汽车将持续发力，2020年预计将超过120万辆。
摘要：基于我国汽车产销情况，介绍了汽车用钢的发展现状和趋势。从汽车大梁用钢、车轮用钢、桥壳用
钢、传动轴用电焊钢管和汽车结构用钢方面对汽车用钢的研发和应用进行了探讨，，简述了我公司在汽车用钢方面的的技术研发与创新以及在汽车轻量化和高强汽车用钢本土化方面所做出的贡献。
关键词：汽车用钢研发技术创新轻
量化
图1近年来我国汽车产销量
目前，国际钢铁协会将抗拉强度介于270MPa 和700MPa的钢称为高强钢，抗拉强度高于700MPa 的钢称为超高强钢，而日系汽车中，常把抗拉强度介于340MPa和780MPa的钢称为高强钢，抗拉强度高于780MPa的钢称为超高强钢，具体分布如图2所示。高强度钢是目前应用最为广泛的轻量化材料，按
照强化机理的不同，汽车用高强度钢又可分为普通高强度钢和先进高强度钢。冷冲压成形是成本最低、工效最高的工艺，是汽车界应用最多的成形方式。高强度钢由于强度较高，存在回弹较大、冲压成形性较差等缺点，采用冷冲压工艺来生产结构相对复杂的高强度钢零件还存在一定的技术瓶颈，而回弹预测与控制、热冲压成形、辊压成形、旋压成形等成形新工艺在一定程度上有效地改善了高强钢的成形性，特别是以22MnB5、38MnB5为代表的系列超高强热成形含硼钢成为新的研究热点。新一代先进高强度钢是近年来发展起来的钢种，也是近年来汽车用钢的一个突破性产品，其为汽车制造增加了另一种轻量化钢材的技术解决方案，其中QP 钢和中Mn钢是在当前工艺装备基础上最可能实现商业化的两种技术路线。推测汽车钢未来发展方向主要是综合性能的结合和提升、零件结构和性能定制化、高强和轻量化。
为更好的服务于汽车行业，一方面，国内外各大钢铁企业和研究院所与汽车制造厂和零件厂建立了汽车用钢联合实验室，另外还成立了汽车行业首个国家新能源汽车技术创新中心，共同研制和发展高强度、薄规格的汽车钢板和轻量化应用技术；另一方面，纷纷增加产能或结构调整来应对快速增长的汽车板市场，致力于汽车用钢生产线和生产基地建设，努力维持钢铁产品在汽车用材市场的主导地位。2017年国内某集团汽车板销售超过1200万吨，其中冷轧汽车板近900万吨，河钢销售汽车用钢530万吨，其中汽车板超过450万吨。
2河钢承钢汽车用钢的技术创新
2016年河钢集团加入世界汽车用钢联盟，成立了河钢东大产业技术研究院，借助中试研发平台、河钢唐钢和河钢邯钢汽车板生产基地以及多个技术中心，创建了河钢汽车用钢应用技术研发平台，与全球汽车厂开展深度技术合作，提供从整车设计到成形制造的全流程技术服务。河钢承钢作为河钢的主要子公司之一，通过了IATF16949认证，多年来致力于汽车用钢的研发和技术创新，依托北方钒钛资源优势，坚持以客户高端倒逼产品高端、技术高端、管理高端和服务高端，构建了研发、生产、
销图2汽车用钢按强度分类示意图
北方钒钛2019年第1期
售和技术服务为一体的组织体系，开发了过程质量自动判定系统，成立了汽车用钢研发组，实现了以大梁用钢、车轮用钢、桥壳用钢、轴套用钢、汽车结构用钢和箱体用钢为主的系列汽车用钢的批量生产和工业化应用，在“以热带冷”和“以薄代厚”领域推动了汽车用钢的发展，为重载汽车零部件的国产化做出了应有的贡献。比如开发了抗拉强度590MPa级车轮钢、抗拉强度850MPa级大梁钢、抗拉强度1500MPa级防弹钢和热成形钢等，厚度方面开发了1.2mm厚的高强耐候钢和汽车大梁钢、1.5mm厚的高强汽车结构钢、5mm厚的高强车轮钢和14mm厚的高强桥壳钢等。目前，河钢承钢围绕汽车用钢进行的系列创新已经取得了可喜成果，主要有围绕“市场”和“产品”的人才支撑管理体系建设、以“一个核心，四个支撑”为依托的高端客户级产品体系构建分别荣获冶金行业管理现代化创新一等成果和三等成果，基于大数据的过程质量自动控制系统荣获冶金科学技术三等奖，含钒高品质卷板工艺创新及系列品种开发、含钒铁水“三脱”炼钢新技术分别荣获河北省科技进步三等奖和二等奖，高强度和高表面质量热轧薄规格产品的控制技术创新与规模生产荣获河北省科学技术成果证书。
3河钢承钢典型汽车用钢的研发与应用
1780卷板生产线年设计产能360万吨，产品规格为厚度1.2mm-19mm和宽度900mm-1630mm，炼钢
系统有2套复合喷吹脱硫装置、2座LF精炼炉、双工位RH真空处理装置、带动态轻压下的直弧形板坯连铸机等先进设备，轧钢系统有带立棍的万能粗轧机、双工位热卷箱、七机架四辊精轧机组和平整机组，配有厚度、凸度、平直度和宽度等测量仪以及表面质量检查仪等大型检测仪表。同时拥有扫描电子显微镜、夏比冲击试验机、落锤撕裂试验机、弯曲试验机等检验设备，并结合北方钒钛磁铁矿的资源优势，形成了以钒钛强化为主的系列微合金钢产品的开发和工业应用，在产品提档升级和结构调整方面实现了新跨越。
3.1汽车大梁用钢
汽车大梁形状复杂，要求选材时除具有较高强度外，还需具有良好的冷弯性能和冲压性能。目前我国中、重型汽车的大梁主要采用双梁结构，钢板以510L为主，厚度一般为2.5~12.0mm。随着国家对汽车排放和超载的严格控制，重型车需要不断减轻自身的重量来迎合社会和车主的要求，在目前轻质材料不能满足强度要求的条件下，采用更高强度级别大梁钢来替代传统强度大梁钢，即通过“以薄代厚”来实现减自重是一种主要的解决方案。与Nb和Ti 微合金化钢相比，V微合金化钢具有明显的技术优势，其具有溶解度高、碳氮化物易沉淀析出、易与N 结合并促进V（C，N）的析出、生产工艺控制简单等特点[1]。故河钢承钢通过对钒强化的充分认识，开发了含钒系列汽车大梁用钢，包括510L、610L、700L、700BL、750L、800L和850L，具有优良的冷成形性能、焊接性能和耐低温性能。其750L采用铌钒钛复合合金化的低碳设计理念[2]，金相组织为铁素体和少量珠光体，平均晶粒度11.5级，
见图3；其-40℃时的冲击功高达80J以上，完全满足复杂多变的气候要求；从图4可见，6.0mm厚750L经过复合弯曲叠压后弯曲部分完好，说明其具有优良的弯曲性能；其取代510L可实现减重10-20%。河钢承钢汽车大梁用钢经开平、裁条、冲压等工序后制造纵梁、横梁和W 梁，如图5所示。河钢承钢超高强系列大梁用钢在山东某重型挂车的市场占有率达到90%以上
。图3750L金相组织图4复合弯曲叠压后形貌长沙电动车上牌
图5制造的纵梁、横梁和W 梁
3.2汽车车轮用钢
研究表明，汽车车轮一类的旋转零件减轻重量
粉小狞带来的节能效果是非旋转零件的1.2～1.3倍。目前，美国、欧洲和日木等国广泛采用抗拉强度为
550MPa ～600MPa 级超高强车轮钢，而国内主要采用抗拉强度为300MPa ～400MPa 级C-Mn 系车轮钢。
为推动汽车轻量化和高强化的发展，河钢承钢在
330CL 、380CL 的基础上，不断创新，开发出了420CL 、490CL 和590CL 。其590CL 采用铌钛微合金
化的低碳成分设计[3]，组织为铁素体+少量珠光体，平均晶粒度13级，见图6；其从室温到-60℃的冲击功相对稳定，平均冲击功都在80J 以上，高于国内外同级别产品；其制作轮辋时炸裂率≤0.5%、微裂纹≤3%，可以减重15%，满足汽车轻量化的要求并实现了替代进口同级别产品。
3.3汽车桥壳用钢
汽车桥壳是汽车传动系和行驶系的重要组成
部分，其制造过程中变形复杂，而且又是大批量流水生产，故钢板冲焊成型整体式桥壳以重量轻、强度高、废品率低等优点成为主要的制造工艺，并在汽车轻量化趋势中优势愈加明显。目前国外普遍采用的桥壳钢抗拉强度为600MPa ，而国内大量应用抗拉强度在500MPa 以下的Q345B 、16MnL 等钢板。国标按屈服强度把汽车桥壳用热轧钢板和钢带分为Q295QK 、Q345QK 、Q420QK 和Q460QK ，而工厂习惯按抗拉强度进行分类，比如60kg 级为600QK 。相关研究表明600MPa 冷压桥壳钢中Nb-V 系比
Mn-Ti 系的耐疲劳性能好，对此，河钢承钢在610L 和590CL 的基础上，采用铌钒钛微合金化成分体系开发了高强汽车桥壳用钢600QK ，可减重10%
以
北汽新款suv
图6590CL 的金相组织图7不同温度下的冲击功比较
北方钒钛2019年第1期
上，其金相组织为铁素体和珠光体，平均晶粒度11级；其-20℃的平均冲击功在150J 以上，部分达到
200J 。 3.4汽车传动轴轴管用钢
随着汽车工业的飞速发展，带动了汽车用钢管
向高强度、轻质化和薄壁化的技术进步，
焊管壁厚
图8
制造的轮辋
图9600QK 的金相组织图10制作的桥壳
均匀，椭圆度好，生产成本低，在汽车传动轴用电焊钢管（传动轴轴管）等领域具有优势。河钢承钢
在规定牌号CZ300-CZ550的基础上，通过EVI 模式，深度介入用户的研发制造环节，为用户量身打造了屈服强度系列CZ240、CZ440、CZ480和抗拉强度系列
500QZ 、550QZ 、700QZ 等多个汽车传动轴轴管用钢
产品，实现了国内汽车传动轴轴管用钢强度级别的全覆盖。700QZ 的金相组织为铁素体和珠光体，平均晶粒度12.5级，抗拉强度平均735MPa ，伸长率在
20%以上；压扁和扩口合格率在99%以上；完全满足
国际高端品牌四驱轿车传动核心部件的制作，可实现减重20%以上
。
图11700QZ 的金相组织图12制造的传动轴轴管
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