在汽车制造领域，钢与铝及镁合金等的竞争已进入了一个新的阶段。同时，汽车制造商也对钢铁材料的性能和成本提出了更高的要求，汽车用先进高强钢（AHSS，AdvancedHighStrengthSteel）的研发与生产就显得特别迫切。为满足汽车行业更安全、更轻量化、更环保和更经济油耗的需求，钢铁企业加大了汽车用先进高强钢的研发与投资建设，生产与应用也取得了显著进展。

  先进高强钢产线投产进入高峰期

  2015年—2017年是先进高强钢产线投产的高峰期。据不完全统计，2015年以来投产或在建的高强钢产线有20余条，设计产能为1000多万吨，产品定位多以先进高强钢（AHSS）为主，如浦项光阳厂新建的7号连续镀锌线、鞍钢与神户制钢所合资的冷轧连退产线等。另外，统计的产线中以高强度热镀锌产线居多。车身的耐环境腐蚀和耐环境老化性能是汽车选材及加工工艺应重点考虑的问题之一，欧美等发达国家对汽车防腐性能提出了严格的标准规范，如美国、日本提出了车身表面耐腐蚀为5年，耐穿孔腐蚀为10年，发动机内腔耐腐蚀极限为2年。盐雾试验表明，镀锌板的耐盐雾腐蚀时间一般是普冷板的2倍—3倍，因此，车身的外露部件大量使用镀锌板是提高车身抗腐蚀性能的最有效途径之一。

  我国目前还没有官方的防腐蚀标准。在没有规范的约束之下，自主品牌汽车镀锌板使用率较低。2015年5月，第三届中国汽车防腐蚀与老化技术论坛上发布了“汽车防腐蚀与老化技术规范体系”，这是国内首个汽车领域的相关技术标准体系，对国内汽车产品抗腐蚀耐老化性能的提高将带来深远影响。随着我国汽车产品档次的提升、官方防腐蚀标准的出台等，我国汽车用镀锌板有较大发展潜力，成为各大钢厂投资建设的重点。

  先进高强钢材料研发进步明显

  近年来，铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等轻质非钢材料在国际高端品牌汽车中的用量呈现逐年增加趋势。如欧洲车企正在其高利润率车型中扩大铝材料的应用，福特旗下采用全铝车身的F-150皮卡已投产，特斯拉ModelS也是全铝车身行列的一员。2016年1月，上汽通用凯迪拉克旗下首款国产豪华大型车凯迪拉克CT6正式上市，车身框架的64%由铝合金材料进行打造。随着国内日趋严格的排放规定和新能源汽车的迅速发展，铝合金、复合材料在国内自主品牌的应用也开始增多。2015年上海车展上，北汽新能源推出微型纯电动汽车——EX概念车，采用全新铝合金框架式的车身结构，量产车将于2017年上市。2015年3月上市的别克英朗采用铝合金发动机罩盖，开10万元级紧凑型轿车应用先河。在此背景下，钢铁企业都在倾力打造满足汽车轻量化需求的高端汽车板产品。2015年以来，宝钢、浦项、JFE、蒂森克虏伯等重点汽车板生产企业在先进高强钢的研制方面取得了显著进展。

  宝钢。2015年2月，宝钢QP1180GA先进汽车高强钢全球首发，第一卷QP1180GA钢成功下线。QP1180GA钢板首次实现了980MPa强度以上级别高强钢的锌层合金化，在达到了1200MPa的超高强度的同时，具有15%以上的高延展率，具有更好的焊接性能、涂着性能、耐热性和耐腐蚀性，为实现汽车的轻量化发展提供了有力支撑。

  2015年6月，宝钢第三代汽车用钢中锰钢，实现了材料和零件双全球首发。该材料包括了冷轧CR980MPa级、热镀锌GI980MPa级和热镀锌GI1180MPa级等系列钢种；目前已用于后地板左右连接板零件的工业试制。980MPa级和1180级中锰钢拥有超高强塑性匹配，屈服强度为760MPa—1100MPa，抗拉强度为980MPa—1250MPa；成型性好：伸长率≥30%；减重能力佳：减重≥15%。因此，其适用范围比一般超高强钢更为广泛，应用前景包括汽车A柱、B柱、防撞梁和门槛加强件等众多车身结构件。

  2015年11月，宝钢发布了自主研发的超轻型白车身BCB（BaosteelCarBody），这是国内钢企首次发布完整的车身产品。BCB用材涵盖宝钢第一代、第二代和第三代汽车用钢，包括最新开发的1180QP、1500MS、950TWIP等新材料，高强钢应用比例达77.5%，镀锌板达75%。在成型工艺方面，应用了宝钢热冲压成型、液压成型、辊压成型、VRB板成型和激光拼焊板成型等先进成型技术，安全性、舒适性和轻量化达到国际先进水平。

  浦项。浦项开发的低密度高强钢产品从2015年7月开始进行试生产，这一新钢种名为“HighSpecificStrengthSteels”（简称HS），由浦项科技大学研究小组开发，密度仅相当于普通钢材的15%，却具有普通钢材不可比拟的高强度。HS低密度钢并不是普通的铁—铝合金混合物，而是一种全新的化合物。铁、铝、碳、锰等元素在适当的热处理温度下形成金属互化物，在870℃—920℃的特殊条件下，对金属互化物采用镍调节，金属互化物的尺寸减小至几十纳米到几百纳米之间，在合金内均匀分布。与钛相比，这一钢材体积更小，但强度却几乎相同，制造成本仅相当于钛的十分之一，价格竞争力优势突出。除了作为汽车轻量化材料使用之外，该产品在未来还有望应用于造船、土木、防弹装甲车、无人飞机等领域，前景非常广阔。

  JFE。2015年12月，JFE开发出同时具有良好延展性和扩孔性的980MPa级高强冷轧钢板，这在业界属首例。

  为提高超高强钢的延展性，需在钢板的金属组织中同时存在富有延展性的软质相和保证强度的硬质相。因此，较大的硬度差成为缺陷源，造成延展翻边、成型性能变差。而扩孔性良好的超高强钢金属组织为单一的硬质相，延展性较差。JFE采用独有的热处理技术，不仅在金属组织中有软质相和硬质相，还分散有中间硬度相，成功地降低了组织中的硬度差，提高了高延展性材料的扩孔性。

  蒂森克虏伯。2015年5月，蒂森克虏伯在日本横滨太平洋国际会展中心举行的“2015人与车科技展”上展出了用两种高张力钢板组合而成的复合钢板制造的车身骨架部件。此次展出的是采用热成型工艺制造的中柱试制品，预计该钢板最早将于2017年被多家欧洲汽车厂商采用。

  该复合钢板TriBond分为中柱用途和前大梁用途两种类型，采用两块拉伸强度为500MPa级的高张力钢板夹住一块1.5GPa级高张力钢板的三层构造。

  中柱用钢板的抗拉强度为1.3GPa，可进行角度为85°的弯曲加工，可加工性比以前的1.5GPa级热成型材料还要好。虽然材料成本比1.5GPa级热成型材料高出5%左右，但可加工性良好，因此能够减少材料用量，从而使重量减轻约8%。前大梁用钢板的抗拉强度为1.1GPa，可进行135°弯曲加工。为了在车辆发生碰撞后容易吸收冲击能量，该钢板的强度低于中柱用钢板，因而更易发生变形。蒂森克虏伯通过实验证实，受到撞击后，该钢板只会翻折变形而不会发生破裂。

  复合钢板首先通过热轧和冷轧工艺轧薄三层重叠的材料，然后再制成环形中间材料，以中间材料的形式向汽车厂商等供货。采用热轧工艺将厚度约为250mm的初轧板坯轧薄至约30mm时，三层钢板会牢固地接合在一起。

  强度和可加工性可通过改变三层钢板的厚度比例来调整。如果是中柱用钢板，两块500MPa级钢板的厚度比例各为10%，而1.5GPa级钢板的厚度比例为80%。如果是前大梁用钢板，两块500MPa级钢板的厚度比例各为20%，而1.5GPa级钢板的厚度比例为60%。

  日本。对层压复合钢板的开发，是日本文部科学省“以超精加工技术材料为中心融合新兴领域”的研究开发项目，该项目以开发使汽车进一步轻量化的新超高强度、高延展性材料为目标。研究成果显示，通过将硬质组织与软质组织层状组合，可实现高强度和高延展性的统一，即在保持超高强度的同时，层压复合可实现现有单一材料难以实现的高水平的延展性。一直参与项目的新日铁住金和JFE钢铁公司将把这些经验应用于汽车用高比强度材料的开发中。

  日本政府主导的科研项目“创新型结构材料研究开发”中的子项目“超高张力钢板开发”有望缩短预期的研发时间，于2017年提前完成。项目的目标是在2020财年开发出能同时实现抗拉强度1.5GPa和延伸率20%的超高强钢板，以新日铁住金、JFE钢铁和神户制钢所为主导的日本钢企开展了该项目的研究。项目中期目标是在2015财年研发出抗拉强度1.2GPa、延伸率15%的钢板，但在2014财年，这3家公司就已经在实验室试制成功。

  韩国。韩国政府非常支持“常温成型延伸率25%以上、密度7.05g/cm3以上的GPa级低密度轻量钢材”的开发工作。浦项和现代制铁正在加快研制具有2GPa级强度的汽车板。浦项为了满足客户需求，正在致力于开发质量优秀的超高强度马氏体钢，以及拉伸强度为1.8GPa—2GPa级热成型钢。现代制铁称，正在开发1.8GIGA—2GIGA级热成型钢和780MPa级底盘用热轧镀锌板，而980MPa级底盘用热轧镀锌板产品还在研究之中。

  先进高强钢的应用获得认可

  钢铁企业所付出的巨大努力也已经获得汽车行业的高度认可，多款新品得到了应用。

  2016年，通用旗下迈锐宝、君越、新君威、XT5陆续推出，上述新车均采用通用最新中高级车平台打造，相比之前，运用更多全新技术、材料，致力于在保证安全的前提下提升轻量化水平。其中，迈锐宝XL在车身大比例应用了高强度钢和超强度钢，在保证强度的情况下，成功实现减重。作为别克新一代高档轿车的代表之作，全新一代君越车身高强度材料的使用比例达75%，其中超高强度钢比例罕见性地达到41%。在A柱、B柱、门槛梁、车顶和车底等核心区域，屈服强度在900MPa—1500MPa的超高强度钢和热成型钢被大量使用，极大地提高了整个乘员舱的强度。前后车门内，同样以最高规格的PHS热成型钢作为防撞梁。此前，通用雪佛兰乐风RV率先在国内大规模量产应用宝钢第三代先进高强钢，整车采用高强度车身安全结构，其中超高强度钢使用比例为6%，超过同级其他车型，成功实现相关零部件减重20%。2015年6月上市的上海通用新生代运动轿车别克威朗车身采用高强钢比例达72%。2015年7月，上汽通用五菱汽车发布家用SUV“宝骏560”，车身高强钢使用比例超过55%。2016年1月，北汽绅宝X55上市，车身高强钢使用比例达到68%。

  在欧洲，浦项与雷诺三星汽车近日联合发布公告称，即将面世的车型SM6面板和内部车体材料上已采用浦项生产的高强度汽车板。其中浦项生产的1000MPa级超高强钢板在该车上的比重高达18.5%，而在雷诺三星现有SM5、SM7车型上的比重仅为2%左右，有了大幅提高。在18.5%的应用比重中，抗拉强度1300MPa级的超高强钢板比重为16%，剩下的2.5%为1180MPa级的超高强钢板，同时采用了TWB—HPF技术。

  钢铁行业追求进步的脚步从未停止。在可见的未来，钢材仍是汽车轻量化的主角。钢铁企业近年取得的显著进展和先进高强钢在汽车企业的应用情况也表明，钢铁仍然大有潜力可挖，钢铁材料的应用仍大有可为，尤其先进高强度钢的应用还将有较大的增长空间。为了提升产品竞争力，汽车主机厂和钢厂EVI合作会越来越重要。钢铁企业要进一步提高作为材料供应商对汽车开发的认识，深层次理解汽车对材料的要求，引导汽车制造商使用先进高强钢和先进成型技术等，共同推动汽车工业钢铁材料研发和应用的进步。