汽车轻量化与碰撞安全：高强度钢的重要性

高强度钢（High Stress Steels，HSS）是在普通碳素钢的基础上加入少量合金元素制成的。这种钢的生产成本与普通碳素钢相近，但合金元素的强化作用使其抗拉强度比普通钢高得多。

汽车用钢按照其强度可分为软钢、高强度钢、超高强度钢。根据国际钢铁协会的定义，将屈服强度小于210 MPa的钢称为软钢，屈服强度为210～550 MPa的钢称为高强度钢（HSS），屈服强度高于550 MPa的钢称为超高强度钢（UItra High Stress Steels，UHSS）或先进高强度钢（Advanced High Stress Steels，AHSS）。HSS和AHSS之间的主要区别在于其显微组织。AHSS是多相钢，组织中含有马氏体、贝氏体以及足以产生独特力学性能的残留奥氏体。与通常的微合金钢相比，AHSS呈现出优良的综合性能，既有高的强度，又有良好的成形性。

高强度钢与车身轻量化的关系最为密切，是车身轻量化后保证碰撞安全的最主要材料，高强度钢的用量直接决定车身轻量化的水平。使用高强度钢的具体优点如下。

（1）加工硬化（或应变硬化率）比普通钢高，可以吸收更多的冲击能量，因此多用于底架的前后纵梁等处和要求高强度、耐久性的部位，可以提高汽车的安全性。

（2）可减轻零件的重量。一些资料表明，若钢板的强度提高40～50 MPa，车身外板制件的板厚可减小10%～15%，车身内部制件的板厚可减小20%左右。(www.xing528.com)

（3）用于车身外部件，除了可减薄零件的厚度外，由于具有烘烤硬化性，在经过油漆烘烤后，还可以增强零件表面硬度，提高外表面制件的抗凹陷性能。

高强度钢用作车身材料的主要限制是，随着钢板强度级别的提高，其成形性（伸长率）变差。因此，高强度钢最初主要用于车身的前保险杠和车门抗侧撞梁。近年来，高强度钢的成形性、焊接性、疲劳强度和外观质量都有所提高，其已广泛代替普通钢来制造车身的结构构件和板件。国外轿车车身上的许多关键零部件都是由高强度钢制造的。2007年，欧洲主要车型白车身的高强度钢用量占白车身重量的60%以上，日本2004年高强度钢的用量达到白车身重量的40%。

国际钢铁协会于1994—2002年先后开展了超轻车身（ULSAB）、超轻覆盖件（ULSAC）、超轻车身—先进车身概念（ULSAB—AVC）研究项目，以车身轻量化为目标，通过车身的整体设计来挖掘车身轻量化的最大潜能。在ULSAB项目中，高强度钢使用达到了64%，而在ULSAB—AVC项目中，几乎100%的部件都使用了高强度钢，约有80%为先进高强度钢。2008—2010年，国际钢铁协会又完成了FSV项目，它开发的白车身结构中，97%为HSS和AHSS，与对标车型相比减重102kg（对标车重290kg），减重比例约为35%。