超高强度钢热冲压技术的应用与发展

1.国内外应用及发展

20世纪中叶，Norrbottens Jernverk，Luleå（Saab）首先开发出热轧和冷轧热冲压钢板并于1973年率先开发出热冲压工艺；1975年在Volvo车型上开展热冲压零件适用性研发；1984年SAAB成为率先使用热冲压零件的汽车企业；1991年开发出热冲压前保险杠；卢森堡的阿塞洛Arcelor在20世纪90年代开发出热冲压核心技术和著名的超高强度钢（牌号Usi_- bor1500），获得全球专利，德国的蒂森-克虏伯（Thyssen-Krupp）和亚洲的新日铁已购买了该专利，进行商品化推广。目前全球热冲压生产线近150条，供应商集中在德国舒勒（Schuler）、瑞典AP＆T等行业巨头。热冲压零件主要供应商有：德国本特勒（Benteler），西班牙海斯坦普（Gestamp）和加拿大考斯马（Cosma）。国内市场上，本特勒在华已建立长春长瑞本特勒公司和上海汇众本特勒公司，并在重庆、芜湖、福州等地持续扩张。

作为全球规模最大的供应商，德国Benteler的重心已放在直接为汽车制造企业供应零部件，全球产能突破4000万件／年，德国本土超过1000万件／年，尤其擅长零部件同步设计和模具开发制造。西班牙Gestamp及加拿大卡斯玛具备批量生产能力和较强的市场竞争力。德国的零部件和瑞典的成套设备是目前国内主要进口对象，关键设备如加热炉全部外协给德国洛伊（Loi）和斯瓦茨（Schwartz）、奥地利爱协林（Aichelin）等，基本形成行业垄断。

亚洲企业只有中国、日本、韩国和印度拥有热冲压生产线，且基本是进口上述欧洲企业的设备。日本是亚洲最早接受热冲压技术的国家，马自达是在10年前使用热冲压零件的汽车厂商。本田公司运用该技术使其Honda Civic型车的白车身减轻重量20％，丰田公司的Toyota Prius型车的B柱、前门侧围、后门侧围都采用该技术制造。2005年，韩国从欧洲购买了一条热冲压试验线和两条热冲压生产线，并具备了生产热冲压零件产品的能力。

国内技术与国外差距较大，目前长春长瑞本特勒和上海汇众本特勒热冲压生产线在批量生产，宝山钢铁公司热冲压生产线（委托瑞典APT）为上海大众等配套投产，机械科学研究院自主开发的超高强度钢热冲压生产线也顺利建成并投产。国内科研机构及高校对成形工艺和模具在内的基础研究在稳步推进。以宝山钢铁公司为代表的钢铁企业从战略发展出发，重点研发超高强度钢板的组织和成形性能优化等，进展迅速，Br1500板材已于2008年开始商品化供应。目前包括首都钢铁公司在内的企业都在积极投入到原材料的开发和产业化中，首钢22MnB5板材已经研制成功。(www.xing528.com)

机械科学研究总院在热成形相变强化、成形工艺和性能等基础研究上，自主开发热冲压成套应用技术。搭建了完善的冷却循环实验、虚拟设计开发、表面防护、成形测试和中试生产平台，具备完善的试验环境和试验条件，建成了具有完全自主知识产权的基于中央控制的自动化热冲压生产线（图3-31），设计产能28万件／年，具备产品自主开发和批量生产能力，正致力于建造立足北京，辐射全国的产业基地。

超高强度钢热冲压结构件在中国目前主要应用在速腾、迈腾、宝来、奥迪等合资品牌车型上，对车身减重及提升安全起到了重要作用，安全性能提升带来的社会效益显著。从节能减排角度，汽车重量每减100kg，百公里可节约燃油0.7L左右，汽车重量每降低10％，可减少10％尾气排放。

目前，热成形技术的应用仍主要集中在中高档轿车安全构件的生产范畴，但随着该项技术的不断推广，客车、货车及其他大型车辆的应用空间更加广阔，减重效果更为突出。在货车生产领域，国外已经开始了超高强度钢在制造货车大梁的应用，不但可以减轻车重，而且增加承载量。另外货车驾驶室的车门防撞梁、前保险杠等很多冲压件都可以采用热冲压工艺制造。为了实现高速化和节能降耗的要求，轻量化也成为轨道交通领域的一个发展方向。可用超高强度钢制造车体骨架构件，比如车顶弯梁、侧立柱以及侧墙、端墙、地板等大部件的众多冲压件，铁路货车是未来一个主要的应用领域。另外，超高强度钢在石油化工、国防、航空航天领域存在较大的应用潜力，经济及社会效益显著。