【文章內(nèi)容簡介】 H—烘烤硬化鋼。IS—各向同性鋼。CMn—碳錳鋼。HSLA—高強度低合鋼。DP—雙相鋼。CP—復相鋼。TRIP—相變誘發(fā)塑性鋼。 Mart—馬氏鋼。 TWIP— 孿晶誘發(fā)塑性鋼。 Stainless—不銹鋼。 B steel—熱沖壓用鋼圖3各類汽車用板的屈服強度和伸長率的關系常用的鋼種包括：MnB系（上海寶鋼開發(fā)）熱成形用鋼、MnMoB系（北美、歐洲等多用此系列）、MnCrB系（高淬透性熱成形鋼）、MnCr系（部分馬氏體熱成形鋼）、MnWTiB系（如韓國POSCO 公司開發(fā)的高烘烤硬化細晶粒熱成形鋼）。由于熱成形過程是重新加熱到奧氏體區(qū)的過程，為避免或減少加熱過程的氧化，需要對熱成形鋼進行表面鍍層。目前開發(fā)的用于熱成形的鍍層板包括：鍍Al板、鍍AlSi合金板和鍍Zn板等。韓國POSCO鋼鐵公司正在開發(fā)納米鍍層板，以提高鍍層的結合力，防止鍍層在加熱和成形淬火過程中剝落。福特汽車在有關標準中還說明，AlSi鍍層的金屬間化合物相為AlxFeySiz，鍍層上層金屬間化合物為Al6070Fe3040Si10+微量其它元素，而鍍層下層金屬間化合物則為Al5060Fe4555。考慮到成本問題，有時也采用非鍍層板、熱軋板或冷軋板。圖4表現(xiàn)了我國汽車用鍍鋅板和高強度鋼量占白車身重量的比例。圖4我國汽車用鍍鋅板和高強度鋼量占白車身重量比例圖鋁材料的很多特點使其適宜于在汽車上應用：（1）重量輕，僅為鋼材的1/3，因而可提高車輛有效載荷比例；（2）強度、韌性高，接近于鋼；（3）耐腐蝕性能好，氧化鋁是天然的防腐屏障，不需涂層或襯套，不污染運輸貨物；（4）易于擠壓成形；（5）低溫性能優(yōu)異；（6）物理性能優(yōu)良，包括優(yōu)良的表面反射性能和熱傳導性能、無磁性、不產(chǎn)生火花、無毒等；（7）良好的可再生性。在轎車上，鋁合金材料被大量用于結構件、車身空間框架和車身覆蓋件。其中結構件包括：發(fā)動機缸體、保險杠系統(tǒng)、散熱器、空氣壓縮機活塞、發(fā)動機支架、懸架零件、制動零件、驅動軸、座椅支架、車身結構件及零件、車輪、后罩板、懸架支架、儀表板結構件、風周邊結構件、電子分配系統(tǒng)等。就鋁合金在商用車上的應用，有一實例顯示，通過使用鋁合金，鉸接式載貨車可平均減重811公斤。又如瑞典SCANNIA的一款牽引車，通過對駕駛室、車體裝飾件、車罩蓋、散熱器、保險杠、引擎、變速箱殼體、輪轂、燃料罐、懸架、框架縱梁、橫梁、車門等使用鋁合金，共可減重1137公斤。鋁合金在客車上可以應用的部件包括：底盤結構件、外覆蓋件、行李廂門、傳動軸套、油箱、鍛造鋁輪轂、后廂蓋板、內(nèi)裝鋁制型材、車頂蒙皮、透光天窗框架、熱交換系統(tǒng)、致光鋁覆蓋板、框架、裝飾條等。相對于使用鋼鐵材料，在商用車上使用鋁合金主要有三方面優(yōu)勢：（1）可減輕整車重量，從而帶來提高有效載荷、降低燃油消耗、提高制動性能、降低整車重心提高安全性、降低對路橋的損壞、提高輪胎壽命等效果；（2）可減少防腐維護費用，因為不再需要噴涂載貨平板或載貨廂，板料有切痕和刮傷時也不致生銹，易于清洗并保持美觀；（3）可設計額外的美觀裝飾，如設計光亮的裝飾件、 保險杠、 油罐、踏板等。軋制鋁合金板用于商用車上的不同用途時，產(chǎn)品類型及主要性能要求也有所不同。表2軋制鋁合金板在商用車上的用途、產(chǎn)品類型及主要性能要求 塑料和復合材料與相同結構性能的鋼材相比，塑料和復合材料一般可減輕部件的重量在35％左右。低密度與超低密度片狀成型復合材料的發(fā)展提供了更多的潛力，在重量減輕與強度方面達到甚至超過了鋁材，整體成本通常更低。塑料是由非金屬為主的有機物組成的，具有密度小、成型性好、耐腐蝕、防振、隔音隔熱等性能，同時又具有金屬鋼板不具備的外觀色澤和觸感。目前，塑料大都使用在汽車的內(nèi)外飾件上，如儀表板、車門內(nèi)板、頂棚、副儀表板、雜物箱蓋、座椅及各類護板、側圍內(nèi)襯板、車門防撞條、扶手、車窗、散熱器罩、座椅支架等。而后逐漸向結構件和功能件擴展。例如發(fā)電機及其相關系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。塑料也在向制作車身覆蓋件方向發(fā)展。復合材料即纖維增強塑料，是一種增強纖維和塑料復合而成的材料。常用的是玻璃纖維和熱固性樹脂的復合材料。增強用的纖維除玻璃外，還有高級的碳纖維、合成纖維。復合材料作為汽車材料具有很多優(yōu)點：密度小、設計靈活美觀、易設計成整體結構、耐腐蝕、隔熱隔電、耐沖擊、抗振等。目前玻璃鋼復合材料的應用非常廣泛，尤其在歐美車系中。其中尤以SMC和GMT的應用最為廣泛。曼、雷諾、沃爾沃、奔馳、依維柯、達夫等歐洲重型卡車制造商的駕駛室材料中，都大量選用了SMC。在國內(nèi)，SMC材料在汽車領域也得到了廣泛的應用，尤其是商用汽車領域。中國重汽、陜西重汽、福田歐曼、重慶紅巖等主要重型卡車制造商，其駕駛室的制造都不同程度地采用了SMC材料。 其他輕量化材料 精細陶瓷是繼金屬、塑料之后發(fā)展起來的第3大類材料。其發(fā)展史只有20年左右，但具有優(yōu)良的力學性能(高強度、高硬度、耐腐蝕、耐磨損等)和化學性能(耐熱沖擊、耐氧化、蠕變等)。作為輕量化材料用于汽車零件，不僅直接起到輕量化的作用，更因其優(yōu)良的耐熱性、耐腐蝕性和耐磨性，用于汽車發(fā)動機燃燒室及熱交換器等零件，使功率提高，油耗大大下降，從節(jié)能角度看則間接地起到輕量化效果。蜂窩夾層材料是早已在飛機上采用的材料，其最大特點是剛性高、比強度高、密度低。目前應用在汽車上的實例還不多，但應用研究在不斷前進，將來會較多地得到運用。3 汽車輕量化設計的分析．輕量化設計的分析原則概括起來，輕量化設計是四個方面的集成，一是不同專業(yè)優(yōu)勢的集成，即是設計、分析、工藝、材料等不同專業(yè)領域優(yōu)勢的集成；二是不同材料優(yōu)勢的集成，即根據(jù)不同零部件的性能要求采用適宜的材料；三是不同加工工藝和加工方法的優(yōu)勢集成，即根據(jù)零部件和材料特點采用適宜的加工工藝和加工方法；四是綜合考慮零件性能和整車性能的集成，從而達到輕量化、高性能、低成本的效果。因此，當我們評價一個產(chǎn)品的輕量化設計時，必須考慮功能、減重和成本等三方面內(nèi)容。所謂功能，即要滿足一定的法律法規(guī)要求，如滿足一定的碰撞法規(guī)要求；所謂減重，即要達到一定的減重效果；所謂成本，即功能和減重必須在一定的成本控制前提下來實現(xiàn)。舉例來說，某兩個輕量化白車身用材及在功能、減重和成本上的比較見表3。表3某兩個輕量化白車身用材及在功能、減重和成本上的比較 減重：輕量化評價參量寶馬公司提出了輕量化系數(shù)的概念，作為評價車輛輕量化的參量，其定義為：其中，L為輕量化系數(shù)；MGer為白車身重量（不包括車門和覆蓋件）；Ct為白車身（包括玻璃）的靜扭剛度，也可取該值的2/3，此時必須保證裝好的擋風玻璃上的載荷可以承受，因為高表面拉應力會引起擋風玻璃損壞；A為輪距與軸距相乘的面積。由于乘用車輕量化的重點是白車身、覆蓋件和懸掛系統(tǒng)，當從不同角度評價一個產(chǎn)品的輕量化水平時，Ct的取值應不同。當側重以車輛的NVH性能評價輕量化參量時，Ct值取一階彎曲或扭轉的固有頻率值；當側重