【编者按】由中国汽车技术研究中心主办，中国汽车工业信息网承办的2011（第四届）中国商用车发展交流研讨会于2011年6月23-24日在北京广西大厦举办。会议继续围绕"探索中国特色商用车产业发展之路"这一永久主题，并以"技术升级与核心竞争力"为年度主题展开论述。

　　下面是亚太地区技术咨询公司工学博士边箭先生的演讲，他演讲的题目是"含铌高强钢为中国商用车轻量化提供了更好的材料"：

　　边箭：各位领导，各位来宾，你们好！我们很高兴能有今天这样的机会和大家在一起就商用车汽车发展的专题进行交流。我报告的题目是含铌高强度钢为中国商用车轻量化提供了更好的材料。

　　报告的作者有中信徽合金化技术中心侯豁然教授，还有德国NiobelCon的教授Hardy Mohrbacher教授。铌钢的特点是低碳，并且结合微核心强化，铌起着非常重要的作用。

　　首先，中国含铌钢的发展概况。

　　生产汽车需要钢材，从1998年以来中国钢铁产量持续增长，2010年达到6亿吨，中国早已成为世界上最大的钢铁生产国。钢铁产品的结构组成，大家看一看形势不是很令人乐观，绿色都是低级产品，65%都是低级产品造成自然而然低效率利用，微合金钢里面有铌钢，提到铌钢，我想给大家简单介绍一下巴西铌铁公司，巴西铌铁公司在全球范围内推广铌铁的应用，中国中信公司和钢铁企业多年合作，推广铌铁的应用，2000年以来含铌钢的产量从250万吨增加到4100万吨。

　　含铌钢在不同领域中消费构成，50%都是高强结构钢，中国基础建设需要大量的含铌钢。预计含铌钢在汽车上未来几年内会更加迅猛的增长，因为去年中国汽车产量已经达到1800万辆吨，而且在汽车生产的使用钢的情况下是70%都是软钢，所以中国汽车行业需要大量的含铌高强钢。

　　根据统计，中国的汽车和欧洲汽车相比，中国乘用车重量高出5—10%，商用车重量高出17%，这意味着更多的燃油消耗，更多二氧化碳排放，更低负载率。

　　我们能做什么？采用高强度钢实现商用车轻量化目标。大家都是从事汽车行业，我给大家介绍一下钢强度到底从什么地方来？就是钢强化机制，概括起来四条：固溶强化、位错强化、细晶强化、析出强化。

　　铌在钢中所起的强化作用，如果在钢中加如0.02—0.10%Nb的强化增加200—400Mpa。铌析出硬化效果远高于钛和钒，纳米级尺寸尤为突出。大家可以看出同样的铌铁含量的情况下，析出颗粒从20纳米减少到1纳米它对强度的贡献就增加100Mpa。

　　给大家介绍一下商用车高强度的强度级别，目前这些所谓高强度钢在乘用车的使用强度在600—800之间，用了15—20%，超级高强钢，强度在800—1000之间，或者1200的使用不足3%。由于强度提高，钢的成型性变差，成型过程回材严重，这是目前需要解决的问题。商用汽车用的比较多，应该是双相钢，用的最广泛的是贝氏体钢，它具有为何进特级高强结构钢，按照欧洲的标准是S700MC系列，这种钢特别适合于做商用汽车的框架和大梁，所以国内也干脆有人把它叫做大梁钢，我也把它叫做高强度大梁钢。

　　首先，化学成份要求，这是欧标对大梁钢的要求，低碳，最高强度不能超过0.12，采用微合金，无论哪个强度级别都需要铌。举几个来自欧美国家的商业化的钢种的例子，他们都是大梁钢的类似钢，一是低碳，碳的含量比欧标标准还低，这是目前的发展趋势，低碳会更加完善，另外一个特点都是含铌。剩下就是超低碳类型，甚至降到0.02，对焊接性能改善有很大好处，但是碳降低以后强度就会损失。

　　接下来给大家介绍一下钢生产工艺特点，关键要控制好轧度温度，在控轧过程当中，铌可以起到结晶的目的。加入铌还有什么好处？使产品性能更加稳定，加铌钢的机械性波动非常小，加钛钢波动性就太大。

　　接下来给大家介绍这组高强力学性能和加工性能，加工强度可以说是成型性、焊接性、扩孔性、焊接性能等等。首先是机械性能，这是欧标对高强度钢的要求，分成十种级别，给汽车厂选材上带来很大变化，最高级别是屈服强度是700，在这里这是低温冲击韧性。商业化钢的品种实际低温冲击系统远远好于欧标的标准，因为碳的含量标准远远低于欧标0.72。

　　钢的疲劳程度，我们可以看到钢的系列之内，随着钢的强度提高，钢的疲劳程度也随时提高，这是零件因疲劳损坏的机理作用，裂纹的断面受到环境的污染而变黑，到一定临界值的时候材料就会断裂。看到这个图，材料的疲劳现象和我们人类的疲劳现象非常接近，有的人工作负担很重，在体内也会产生健康裂纹，到一定的临界值的时候，人的健康就会崩溃。回到主题，对于钢材料生产厂家来说如何提高钢的疲劳强度，控制数量和尺寸，通过铌、钛、钒来改善。接下来给大家介绍钢的剪切性能，高强度钢既可以采用机械方法切割，也可以用激光切割，这是切割边缘的硬度值。

　　这是扩孔性能，这是高强大梁钢的扩孔性能，既有强度又有很好的扩孔性，扩孔性与钢的纤维组织有很强的联系，单相钢比多相钢优越，多相钢铁每个组织硬度都有差别，如果在软硬的组织界面上就会产生裂纹，所以目前许多钢铁组织生产这些，开发研究这些多相钢的时候都是用铌来改善扩孔性，加铌以后可以提高钢的强度，加入铌之后既可以提高强度，也可以改善钢的扩孔性。

　　钢的冷弯性能，可以看到高强大梁钢最小半径有要求，如果半径小的话就容易产生裂纹，最小弯曲半径根据厚度和强度来定的，大家可以按照这个关系可以找到最小弯曲半径的值。

　　钢的焊接性能，焊接之前不需要加热，也不需要保温，始终在焊接之后冷却时不能冷却过快，否则焊缝硬度增高，也不能太慢，太慢了以后热性就会降低，一般有一个工作区域，一般都是自然冷却区域，不需要加热也不需要保温。

　　接下来给大家介绍高强度大梁钢的应用给汽车轻量化带来的应用，纵轴是轻量化的效果和百分比，减重效果基数都是常规钢，屈服强度355，如果提高屈服强度在355的基础上就会有轻量化的效果。如果我们分别用屈服程度500级和600级来代替355级的钢，我们就分别达到25、35、45的效果。

　　现在给大家举几具体的实例，这些图也不用多解释了。上面两个例子是奔驰公司的卡车框架，卡车框架完全取决于卡车的长度、重量、用途，采用高强度大梁钢之后有不同的强度等级，在设计上更加灵活。

　　接下来给大家介绍一下巴西铌铁公司与中信马钢合作，开发了车用S700MC钢，在实验室取得很好的结果，进行了成功的工业试制，生产出了合格S700MC热卷，厚度5—8mm。

　　如果在商用车上采用冷轧高强度钢，拼焊板和液压成型管商用车也能达到轻量化的效果，提供焊接钢板的好处用激光焊接起来按照需求达到轻量化的效果，把好多小零件组成部件，以部件代替零件。

　　接下来再给大家介绍一下热成型技术在商用车中的应用，目前在乘用车上的应用比较普遍，在欧洲几乎每一个车型上都有热成型技术，热成型钢在商业技术上的使用还是处于起步阶段，在德国已经有厂家开始使用。它的优点材料材料成型性好，强度可以高达1500Mpa，成形时无材料回弹，加工精度高。

　　在这里再给大家介绍一下中信公司在汽车行业从事的大量工作，给大家介绍几个精彩的片段，中间是中信公司的何经理，中信公司在行业中做了大量的工作，也积累了很多经验，掌握了很多技术，将这些技术刊登在不同的文作里。

　　如果大家对含铌高强度刚开发和应用中如果有问题或者感兴趣，可以直接与我们联系。谢谢大家！