用鋼造汽車對(duì)于現(xiàn)代人來說是最基本的常識(shí)，但是很多人對(duì)車用鋼的理解還停留在低碳鋼的階段。其實(shí)雖然同為鋼材，如今的車用已經(jīng)不能和幾十年前的車用鋼同日而語。近幾十年對(duì)車用鋼的研究一直大步向前，車用鋼板越來越薄，鋼材強(qiáng)度和耐腐蝕性能大幅提高。許多鋼鐵企業(yè)為了應(yīng)對(duì)新材料的沖擊正積極和汽車企業(yè)合作開發(fā)能夠與鋁合金、塑料、

但是在混雜的汽車市場(chǎng)，現(xiàn)在很多企業(yè)都說自己用了“高強(qiáng)度鋼”，其實(shí)什么級(jí)別的鋼算“高強(qiáng)度鋼”沒有一個(gè)準(zhǔn)確定義，它的指標(biāo)是隨鋼材強(qiáng)度提升過程增長(zhǎng)的。其實(shí)就類似于如今車型名稱里的“新”，什么“新XX車型”、“全新XX車型”、“新一代XX車型”都是相對(duì)于上一代說的。于是企業(yè)市場(chǎng)部繼續(xù)發(fā)揮混淆視聽大放煙幕彈，只要是300Mp級(jí)別以上的都叫“高強(qiáng)度鋼”。都叫“高強(qiáng)度鋼”的鋼材可能強(qiáng)度差出一倍。

基于以上兩點(diǎn)，我覺得可以聊一聊車用鋼的話題，而為了內(nèi)容的豐富，我覺得可以先從鋼的應(yīng)用歷史聊起。

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就開始有關(guān)于煉鐵的記載

說起鋼的歷史，最早可以追溯到春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期。當(dāng)時(shí)的主流金屬材料是青銅，這一點(diǎn)毋庸置疑。但是青銅無論是作為工具還是武器都存在“脆”的問題，為了找到更好的替代材料，當(dāng)時(shí)的人們開發(fā)了早期的冶鐵技術(shù)。春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的冶鐵技術(shù)被稱為“塊煉法”，是因?yàn)闊挸龅蔫F呈塊狀，而且很軟。此時(shí)的鐵器相比青銅器沒有太大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

漢代的冶鐵技術(shù)進(jìn)步，鐵器逐漸普及

到了漢代，冶煉技術(shù)得到改進(jìn)，風(fēng)箱的升級(jí)使得冶鐵爐的爐溫升高，并且人們意識(shí)到碳對(duì)于鐵硬度的影響，開始出現(xiàn)滲碳技術(shù)。漢代的冶煉方法被稱為“炒鋼法”，是因?yàn)闊掍摃r(shí)攪拌鍋中鐵水并加入合金元素的過程類似于炒菜。另外，為了排除雜質(zhì)，折疊鍛打技法也趨于成熟。優(yōu)質(zhì)的鐵首先用來制作兵器，于是在很多漢代墓葬中出土了鐵質(zhì)兵器。

出土的三國(guó)時(shí)期鐵刀

圖中這些鐵質(zhì)兵器均為三國(guó)時(shí)期的吳國(guó)制造，可見當(dāng)時(shí)冶鐵技術(shù)已非常成熟，鐵質(zhì)兵器得到普遍使用，形制上也產(chǎn)生了鐵刀、鐵戟、鐵矛、鐵鏃等等，鐵已經(jīng)完全取代了青銅的地位，人類歷史進(jìn)入了鐵器時(shí)代。

唐刀的材料已經(jīng)可叫做鋼

到了唐代，其實(shí)冶煉和鍛打方法沒有非常明顯的改變，通過日積月累的經(jīng)驗(yàn)，鐵匠們已經(jīng)可以控制鐵制品內(nèi)部的含碳量。像有代表性的唐刀的含碳量大約在0.5%-0.6%之間，這個(gè)碳含量已經(jīng)屬于鋼的范疇。含碳量得到控制使唐刀兼顧韌性和硬度，這也是唐刀名揚(yáng)海外的原因之一。其實(shí)今天的鋼鐵冶煉中最基礎(chǔ)的部分也是控制含碳量，根據(jù)用途不同調(diào)整含碳量以調(diào)整鋼的韌性和硬度這兩個(gè)主要性質(zhì)。當(dāng)然，古人為了使刀劍同時(shí)具備韌和硬發(fā)明了包鋼、夾鋼等制作工藝，這已不在本文討論范圍。

第一次工業(yè)革命將制鐵推上了工業(yè)化的道路

人類對(duì)于鋼鐵需求量的第一次飛躍是第一次工業(yè)革命時(shí)期。蒸汽機(jī)的發(fā)明使得人類第一次擺脫了繁重的體力勞動(dòng)和依賴畜力進(jìn)行的生產(chǎn)，燃料驅(qū)動(dòng)的機(jī)器將人類的生產(chǎn)效率提高了幾個(gè)等級(jí)。

蒸汽機(jī)車也鋼鐵的消耗大戶，以及與之配套的鐵軌

在英格蘭的紡織廠里已經(jīng)不見成群的女工操作木質(zhì)紡織機(jī)織布，取而代之的是轟隆作響的鋼鐵機(jī)器。歐洲的大陸上也架起了鐵軌，蒸汽機(jī)車開始取代馬車成為人類的主要交通工具。從這時(shí)起，人類已經(jīng)無法離開鋼鐵，并且對(duì)鋼鐵的需求與日俱增。

如今，少量高性能車仍然使用鋼鐵制造

第二次工業(yè)革命時(shí)期汽車誕生了，與此同時(shí)鋼鐵行業(yè)也跨上了一個(gè)新臺(tái)階，二者之間百年糾葛也從此開始。時(shí)至今日，現(xiàn)代的汽車上雖然已經(jīng)看不到“奔馳一號(hào)”的影子，但是它們?nèi)匀辉谑褂娩撹F制造，甚至是一些超級(jí)跑車。

現(xiàn)代汽車的車身由多種不同強(qiáng)度的鋼材拼焊而成

現(xiàn)代汽車的車身都是由不同強(qiáng)度的鋼板拼焊在一起的，不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼板用于受力環(huán)境不同的位置，一些受力條件比較苛刻，又不能使用粗厚鋼板的位置則使用強(qiáng)度最高的鋼材，正所謂“好鋼用在刀刃上”。

廠商公布的車身用鋼強(qiáng)度圖

目前很多廠家都宣稱自己用的是“高強(qiáng)度鋼”，但是有底氣公布車身各部位鋼材強(qiáng)度圖的卻沒多少，有的廠家就算公布了車身強(qiáng)度圖，也只是示意了不同強(qiáng)度鋼材用在了不同位置，并沒有標(biāo)示鋼材的具體強(qiáng)度數(shù)值。另一些品牌實(shí)力雄厚的企業(yè)更是不屑于公布這些數(shù)據(jù)。

解釋一些名詞：日本人和韓國(guó)人管高強(qiáng)度鋼叫做高張力鋼。Mp(兆帕)是強(qiáng)度單位，1Mp的強(qiáng)度相當(dāng)于在1平方厘米(指甲蓋那么大)的面積上施加10kg(倆西瓜)的力而該受力材料不變形。

通過公布的車身強(qiáng)度圖來看，其實(shí)最高強(qiáng)度的鋼用量并不多，只是用在了防撞梁和一些加強(qiáng)部位上，車身大部分結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度并不高。這是以受力情況不同為根據(jù)的設(shè)計(jì)，，畢竟高強(qiáng)度鋼的價(jià)格不菲，而且不易加工。

因此，在看廠商宣傳資料時(shí)看到“我們的車身采用了1000Mp級(jí)別高強(qiáng)度鋼制造”這種宣傳語時(shí)不要誤以為全車都是用這種鋼造的，實(shí)際上可能只有四門防撞梁那幾根桿達(dá)到了這個(gè)強(qiáng)度級(jí)別。

沖壓成型還在模具上的車身零件

材料強(qiáng)度上去了帶來的問題是難以加工。一般轎車都是采用沖壓的方法制造，即用模具擠壓材料成型，類似于玩培樂多彩泥?，F(xiàn)在車用鋼板強(qiáng)度高了就對(duì)沖壓工藝要求更高，而且現(xiàn)在深沖部件很多，材料容易出現(xiàn)裂紋和折皺。

沖壓損壞的零件

上圖中的部件就是沖壓不合格產(chǎn)品，鋼板未能按要求延展成型。邊角位置是沖壓最容易出現(xiàn)死角的位置，一般撕裂和折皺都會(huì)出現(xiàn)在該位置。

同時(shí)也說明鋼板在被沖壓時(shí)總是會(huì)有拉伸，和模具的摩擦等問題。這些都會(huì)造成沖壓成型的零件因內(nèi)部應(yīng)力或者表面損傷而存在缺陷。

側(cè)圍是全車尺寸最大的沖壓件，也是最難成型的部件

所以生產(chǎn)廠家都會(huì)研究沖壓時(shí)鋼板的內(nèi)部應(yīng)力情況，盡量消除內(nèi)部積累的應(yīng)力。同時(shí)對(duì)于大面積沖壓件的厚度研究可以知道鋼板那些部位拉伸比較嚴(yán)重，多大沖深可以保證鋼板不撕裂。

新型鋼材可以解決沖壓成型和材料強(qiáng)度高難加工的問題

為了根本上解決高強(qiáng)度鋼的沖壓?jiǎn)栴}，一種新型鋼材正在被應(yīng)用于汽車車身的生產(chǎn)。這種鋼材的基質(zhì)是比較柔軟韌性好的鐵素體，其中鑲嵌了硬度好的馬氏體。在沖壓時(shí)比較容易成型，成型后的材料又具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。

一些經(jīng)過熱處理的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件

對(duì)于B柱這種特別需要加強(qiáng)的位置，有些廠家會(huì)采用熱處理工藝，成型后的B柱再經(jīng)過加熱和淬火使鋼內(nèi)部晶相結(jié)構(gòu)更完美。這就相當(dāng)于瓷器制作時(shí)用陶土塑造成型后再加熱固化的過程。一般這些熱處理零件往往呈現(xiàn)出一種黑色。

汽車制造使用的是低合金鋼

目前汽車用鋼屬于低合金鋼范疇，這是鋼材中的一個(gè)分支，這種鋼材中大部分是鐵元素，只有少量的合金元素，例如：碳、硅、磷、銅、錳、鉻、鎳等，這些合金元素含量不超過2.5%。

低合金鋼具有優(yōu)秀的加工性能和強(qiáng)度表現(xiàn)，同時(shí)它還具有良好的耐腐蝕性。一般的低碳鋼在自然環(huán)境中會(huì)生成棕紅色的氧化層，這些氧化層非常酥松，也就是我們常說的鐵銹。而低合金鋼在自然環(huán)境中會(huì)生成褐色的致密氧化層，緊緊附著在鋼表面，起到隔絕內(nèi)部鋼繼續(xù)被外界侵蝕的作用。這種防銹機(jī)理有些類似于鋁合金、鋅合金，只是低合金鋼銹層變成穩(wěn)定的保護(hù)性銹層往往需要幾年的時(shí)間，銹層的顏色從淺黃到褐色，而鋁合金生成保護(hù)性銹層只需一瞬。

耐候鋼經(jīng)常裸露使用在建筑外立面

耐候鋼生成銹層后具有特殊的藝術(shù)效果，因此成為很受新銳設(shè)計(jì)師幻影的建材。

由于這種特性，低合金鋼又可稱耐候鋼(耐氣候腐蝕鋼)。耐候鋼通常用來制作車輛、船舶、橋梁、集裝箱等，而且都會(huì)在其表面用油漆涂裝。但是在建筑裝飾領(lǐng)域則傾向于裸露使用耐候鋼，因?yàn)槟秃蜾撀懵妒褂靡膊粫?huì)出現(xiàn)銹穿問題，而且它自身產(chǎn)生的褐色銹層能夠產(chǎn)生一種獨(dú)特的藝術(shù)效果，所以一些特殊建筑常用耐候鋼板焊接起來做外立面使用。

由于鋼材性能的提升，汽車廠商的防銹處理也越來越草率

至于汽車，目前很多廠商都越來越少的使用底盤橡膠噴涂，即民間常說的“底盤裝甲”。很多新車底盤直接外露鋼板，鋼板表面只有原廠底漆和與外觀同色的色漆。說明出廠時(shí)這些車輛只經(jīng)過電泳鍍底漆和色漆噴涂工序。只有前輪后面的濺射區(qū)會(huì)有薄薄一層的軟性橡膠涂層，這些涂層的作用是防止車輪帶起的砂石撞擊底盤鋼板。從這些變化似乎可以看出廠家對(duì)自身產(chǎn)品耐腐蝕能力的信心。

護(hù)板下面依然是只經(jīng)過簡(jiǎn)單處理的鋼板

一些比較講究的廠家會(huì)給底盤裝上塑料護(hù)板，這些護(hù)板既能隔絕砂石撞擊底盤鋼板又能起到整理底盤氣流的作用。而這些塑料護(hù)板下面也是只有一層底漆的底盤鋼板。

網(wǎng)友會(huì)認(rèn)為這種銹層是質(zhì)量問題

至于懸掛這些可更換部件，廠商的處理就更加隨意了。例如上圖是一個(gè)網(wǎng)友在論壇里的提問，說自己的車底盤生銹。其實(shí)圖中生銹的部位在出廠時(shí)都沒有做過涂裝，懸掛的一些部件是鍛造的，由于鍛造零件精度比較差，所以還要在其基礎(chǔ)上再機(jī)加工出一些安裝面，這些加工出來的安裝面往往沒有涂漆，直接暴露在空氣中今天就會(huì)生銹，而這些黃色的銹就是耐候鋼的初期銹層。

類似情況在試車中非常常見

在日常試車的過程中經(jīng)常觀察車輛懸掛和底盤，只要是鋼制懸掛零件都會(huì)出現(xiàn)圖中的情況，屬正?，F(xiàn)象，車主完全不用擔(dān)心。相對(duì)于底盤懸掛這些看不見的部分，外觀件的處理就精細(xì)多了，所以電鍍、底漆、多層油漆主要是出于美觀需求的考慮。

集裝箱也使用低合金鋼制作，海中使用十幾年不成問題

另外一個(gè)實(shí)例是集裝箱，使用耐候鋼制造的集裝箱也沒有汽車這么復(fù)雜的鍍鋅、電泳底漆、多層噴涂表漆等等，在其生命周期中每天都要經(jīng)歷海風(fēng)、海水、鹽霧的腐蝕，使用環(huán)境比汽車惡劣的多，這些集裝箱使用十幾年也都不成問題，很多集裝箱十幾年后經(jīng)過翻新還能繼續(xù)用。

汽車用鋼不是隨便亂用的，商人圖便宜的決定總是撿了芝麻丟了西瓜，技術(shù)員拗不過大老板啊

凡事都有特例，特例總在中國(guó)。幾年前就有某剛起家的自主品牌用低碳鋼造車，造成底盤兩年銹穿的事。最近這樣的事兒又發(fā)生了。有時(shí)候領(lǐng)導(dǎo)一拍腦袋的決定真是可怕，商人參與到技術(shù)問題的討論中來其結(jié)果總是出人預(yù)料的。

5、汽車用鋼的未來

目前車用鋼板的厚度已經(jīng)降到了0.6mm，我認(rèn)為這已經(jīng)到了鋼板厚度的極限，鋼板再薄就算其自身強(qiáng)度再高也失去了很多材料本身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?，F(xiàn)在車用鋼板受到新材料的挑戰(zhàn)越來越大。鐵的原子量決定了其密度無法改變，通過減薄減重的道路似乎也走到了盡頭。現(xiàn)在鋁合金正逐漸在高端車上發(fā)揚(yáng)光大，全鋁的SUV，用鋁做車頭結(jié)構(gòu)的5系和A6都在預(yù)示這一點(diǎn)。

捷豹的全鋁車身

對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，汽車用鋼占到了它們產(chǎn)品銷量的1/3左右，一旦市場(chǎng)被制鋁企業(yè)搶走，后果將是非?？膳碌摹Ｋ袁F(xiàn)在鋼鐵企業(yè)都挖空心思把汽車企業(yè)和自己綁到一條船上，畢竟這么多年的關(guān)系積累下來的人情還是有的，于是汽車和鋼鐵企業(yè)聯(lián)合開發(fā)新型鋼材的情況非常多，特別是日本企業(yè)。日本汽車企業(yè)非常不愿意采用新材料，這么多年比較出名的鋁制跑車只有本田的NSX。像R35這樣的跑車都在使用鋼制車身，這么重的車能擠進(jìn)超跑陣營(yíng)真是不容易，如果采用輕量化材料性能難道不會(huì)更好？

塑料覆蓋件越來越多

另外塑料也對(duì)鋼鐵材料形成沖擊，我們都知道汽車的外殼鋼板完全只是構(gòu)成形狀、密閉車艙空間的，幾乎不受力。如果用塑料來制造車輛外殼不但價(jià)格便宜、容易成型而且在行人保護(hù)和碰撞后自動(dòng)恢復(fù)形狀方面都比傳統(tǒng)的軟鋼更有優(yōu)勢(shì)。塑料唯一的缺點(diǎn)就是阻燃性，但加入阻燃材料后能得到改善，所以很多塑料覆蓋件也趨于實(shí)用化，例如Smart。

面對(duì)新材料的圍追堵截，鋼鐵還能在汽車上用多久令人生疑。不過鑒于目前仍然是商業(yè)社會(huì)，所有事情商人說了算，鋼鐵企業(yè)經(jīng)過百年積累都實(shí)力雄厚，因金錢關(guān)系而阻礙新技術(shù)推進(jìn)的例子也并不少見。只要有足夠的喘息機(jī)會(huì)，鋼鐵企業(yè)也可以順利轉(zhuǎn)型為新材料綜合企業(yè)，或者收購(gòu)比較成熟的新材料業(yè)務(wù)。

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