最近道哥的小師妹小九準(zhǔn)備買車，悄咪咪的問了道哥幾個(gè)問題。
簡(jiǎn)單來說，屈服強(qiáng)度就是“用多大的力能把金屬弄至變形”，什么是抗拉強(qiáng)度呢？簡(jiǎn)而言之，抗拉強(qiáng)度就是“用多大的力把金屬弄斷”。
通常，想要弄彎一塊鋼板要比弄斷一塊鋼板容易的多，所以同一塊材料的抗拉強(qiáng)度要大于屈服強(qiáng)度。
假設(shè)有A和B兩輛車，A車關(guān)鍵位置鋼板的抗拉強(qiáng)度為1000MPa，B車關(guān)鍵位置鋼板的屈服強(qiáng)度同為1000MPa，根據(jù)上面的解釋我們可以知道，B車的鋼板抗拉強(qiáng)度一定會(huì)遠(yuǎn)高于1000MPa。那么當(dāng)這兩輛車都受到同樣的1000MPa的沖擊力時(shí)，A車鋼板將會(huì)發(fā)生斷裂，而此時(shí)B車鋼板僅會(huì)發(fā)生變形，并不會(huì)造成斷裂。
對(duì)于汽車來說，發(fā)生斷裂要比發(fā)生變形給乘客帶來的危害更大，所以從安全性能上講B車的安全性要高于A車。
在汽車鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，屈服強(qiáng)度指標(biāo)確實(shí)比抗拉強(qiáng)度指標(biāo)重要的多，但不是說只要選用屈服強(qiáng)度大的鋼材就行，一輛汽車上用到的高強(qiáng)鋼并不是只有一種，不同的部位會(huì)使用不同的鋼種，而且不同的部位對(duì)鋼種強(qiáng)度的要求也都不一樣。
在汽車設(shè)計(jì)研發(fā)中，關(guān)心材料屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的主要有三個(gè)功能塊：沖壓、安全和耐久。對(duì)于沖壓，汽車減震器、彈簧座、油封座、底蓋、油筒、支架等都屬于汽車沖壓模塊。一般來說，材料的屈服強(qiáng)度越低，抗拉強(qiáng)度越高就越容易成型。
對(duì)于安全，對(duì)不同的區(qū)域有不同的要求，吸能區(qū)希望有一定屈服強(qiáng)度的同時(shí)，抗拉強(qiáng)度盡量高，這樣材料在變形過程中能吸收盡量多的能量。乘員艙希望材料屈服強(qiáng)度盡量高，大致就是在保證人員安全和車身有效安全空間上的權(quán)衡。太軟了生存空間都沒有，太硬了人和撞墻一樣也容易受傷。
對(duì)于疲勞耐久，在一定屈服強(qiáng)度范圍內(nèi)，同一類別鋼種的屈服強(qiáng)度高一點(diǎn)耐久壽命會(huì)更好一些。
總之這兩種強(qiáng)度指標(biāo)是相輔相成的關(guān)系，不能一味的追求其中一個(gè)指標(biāo)。
可能以前的老解放卡車是這樣的吧，常聽老司機(jī)們夸贊當(dāng)年的老解放卡車鋼板有多厚多厚。現(xiàn)在大多數(shù)人仍然認(rèn)為，鋼板越厚，抵抗沖擊的能力越強(qiáng)。鋼板厚、車身重、底盤穩(wěn)，才能保障行駛的穩(wěn)定和安全，所以“皮薄皮厚”也成為了商家忽悠消費(fèi)者的噱頭之一。
事實(shí)上，鋼板越厚，車身越重，并不能帶來性能上的提升，只是增加油耗而已。
汽車的穩(wěn)定性主要來源于空氣動(dòng)力而非自重，在保證汽車的強(qiáng)度、模態(tài)以及安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的自重，能夠有效降低能耗，減少排氣污染。研究顯示，車重每減少100千克，每百公里可節(jié)省燃油0.3-0.5L。還能提高汽車的動(dòng)力性和操控性，使車輛獲得更好的制動(dòng)響應(yīng)并縮短制動(dòng)距離。
汽車生產(chǎn)的主要工藝是沖壓。汽車車身用鋼板要求成型容易，回彈小，沖壓過程中對(duì)模具的磨損小。汽車用鋼板從屈服強(qiáng)度350MPa的軟鋼一路發(fā)展，經(jīng)歷了雙相鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、多相鋼、馬氏體鋼，屈服強(qiáng)度一路增長(zhǎng)到了900MPa。整個(gè)發(fā)展過程的規(guī)律就是強(qiáng)度越來越高，金相組織中的馬氏體成分越來越多，但是與此同時(shí)，可加工性越來越差，成型難度越來越大，而且沖壓回彈非常大。這時(shí)，全鋁車身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了，它被最早用于奧迪A8車型上面。
捷豹全鋁車身
但是，全鋁車身結(jié)構(gòu)成本非常高昂，限制了大規(guī)模應(yīng)用，只能用在頂級(jí)車型上。于是，人們的目光最終還是回到了鋼材上面。
分析鋼板的金相組織，想要成型容易就要求鋼板中的鐵素體和奧氏體成分盡可能得多，但是鐵素體和奧氏體的強(qiáng)度很低；想要高強(qiáng)度則要求馬氏體成分盡可能得多，但是馬氏體脆性大，變形困難，汽車用鋼板的技術(shù)發(fā)展一時(shí)陷入了瓶頸狀態(tài)。
其實(shí)，汽車鋼板中的馬氏體組織除了鋼板變形相變可以得到外，還可以通過熱處理得到，于是新的思路產(chǎn)生了。
人們開發(fā)了一系列新材料的鋼板，典型的牌號(hào)為22MnB5，成分如下圖所示。由于這些鋼板的主要強(qiáng)化元素為硼，它們也被稱為硼鋼。
22MnB5原始金相組織為鐵素體+珠光體，加熱到900攝氏度左右轉(zhuǎn)變成為奧氏體，在模具中液壓成型并淬火，轉(zhuǎn)變成為100%的高強(qiáng)度馬氏體組織，成型性能好，成型后強(qiáng)度高，性能非常優(yōu)越。
這就是汽車宣傳冊(cè)中常說的熱成型鋼。熱成型鋼最突出的特性，一個(gè)是強(qiáng)度特別高，一個(gè)是成型性能好，還有一個(gè)就是幾乎沒有沖壓回彈。理論上使用熱成型鋼的汽車比完全不使用熱成型鋼的汽車在安全性不變的情況下可減重30%，或者重量不變的情況下提升強(qiáng)度30%。
幾乎所有的品牌都會(huì)拿這個(gè)指標(biāo)說事.。特別是一眾三線小品牌互相攀比高強(qiáng)鋼用量，真假難辨。不過你見過路虎、悍馬、凱迪拉克宣傳自己使用了多少熱成型鋼嗎？
銷售小哥有一點(diǎn)倒是沒說錯(cuò)，要是整車使用熱成型鋼確實(shí)買不起。如果你看到宣傳說使用了60%的熱成型鋼，售價(jià)卻只有十幾萬，請(qǐng)繞道。
除了太貴，真正的原因是好鋼要用在刀刃上，這種鋼材主要用于車身防侵入零件，現(xiàn)在慢慢開始向能量吸收零件擴(kuò)展。防侵入零件是包裹汽車乘員座艙的結(jié)構(gòu)件，主要包括A、B、C柱、車頂和車底側(cè)梁、地板梁、前后車身吸能區(qū)域等等。這些通常都是看不見的部位，但是是決定車輛安全性的關(guān)鍵部位。相反，我們平時(shí)看得見的車身覆蓋件使用的都是易成型且低價(jià)的低強(qiáng)度鋼板。
某品牌車身用鋼強(qiáng)度圖
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。
來源: 道哥-新材道
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