汽車超高強度鋼（AHSS）薄板是現代轎車車身制造過程中的首選材料。使用該材料后，車身重量會下降20%左右，整車重量會下降3至5%，轎車的燃油消耗下降2%左右，轎車的廢氣排放情況也會有所改善。新材料及其相應新工藝中的制定板材技術、智能化沖壓技術和激光技術等，使現代車身制造技術產生了一個新的飛躍。在汽車車身制造的發...
汽車超高強度鋼（AHSS）薄板
現代轎車車身制造過程中的首選
材料。使用該材料后，車身重量會下降20%左右，整車重量會下降3至5%，轎車的燃油消耗下降2%左右，轎車的廢氣排放情況也會有所改善。新材料及其相應新
工藝中的制定板材技術、智能化
沖壓技術和激光技術等，使現代車身制造技術產生了一個新的飛躍。
在汽車車身制造的發展進程中，早期的汽車車身是使用低強度鋼薄板（如A1、A2、A3鋼板），屈服強度少于210MPa。后來，大多數汽車車身都使用高強度鋼板（如HSS鋼，包括CMN、HSLA、BH、HSSIF鋼等），屈服強度在210Mpa至550MPa之間。近幾年，有些汽車開始采用超高強度鋼薄板（AHSS鋼中M、DP、TRIP、CP鋼），其屈服強度在550MPa至1200MPa之間。目前全世界擁有6.25億輛汽車，
成為大量能源的消耗，大量產生排放和噪音，造成環境污染的主要源頭。在汽車制造中采用超高強度鋼薄板，是解決汽車車身自重大、噪音大、油耗高、回收利用率低、成本高等難題的有效途徑之一。
性能和選用
汽車車身用超高強度鋼薄板，主要是指AHSS鋼，包括：雙相鋼（DP）、相變誘導塑性鋼（TRIP）、復相鋼（CP）和馬氏體鋼（M）。這類鋼主要通過相應的相變來強化組織結構，達到相對的超高強度（強度范圍500至1500MPa），并且具有較高的疲勞強度、
成型塑性、碰撞吸收性能、高的減振減重潛能和低的平面各向異性等優點。
DP鋼
DP鋼主要的組織是鐵素體和馬氏體或奧氏體，其中馬氏體含量在5%至20%之間。強度為500至1200MPa,并具有低的屈強比、高硬化指數、高
加工硬化指數、高烘烤硬化性能，而沒有屈服延伸和室溫時效等優點。DP鋼一般用于制造高的強度、高的抗碰撞吸收、易成型、要求嚴格的零件，如車輪輪轂、保險杠、懸掛系統和加強件，也可用在汽車的內外板等零件上。DP鋼主要成份是C和Mn，也可適量加CrMo，使C
曲線右移，避免冷卻時析出珠光體和奧氏體。
TRIP鋼
TRIP鋼主要組織是鐵素體、奧氏體和殘留奧氏體。主要成份是C、Si和Mn，其中Si作用是抑制貝氏體轉變時滲碳體析出。屈服強度為600至800MPa。與其他同級別的高強度鋼相比，TRIP鋼的最大特點是兼具高強度和高延伸性能，可沖制較復雜的零件；還具有高碰撞吸收性能，車身一旦遭遇碰撞，通過自身形變來吸收能量，而不向外傳遞，常用作汽車的保險杠、汽車底盤等。此外，它還具有優良的高速
力學性能和抗疲勞性能，主要用于汽車結構件及其加強件、以及拉延深的汽車零件，如機油盤、車門、罩殼等。
TRIP鋼系列產品包括熱軋、普冷、電鍍和熱鍍鋅幾大類。寶鋼開發成功的TRIP鋼，強度級別為60公斤，大致能使車身減薄10%至20%。
CP鋼
CP鋼主要組織是細小的鐵素體和高比例的硬相（馬氏體、貝氏體），含有NbTi等元素。CP鋼同TRIP鋼的冷卻模式相同，屈服強度為800至1000MPa，具有較高的吸收性能和吸收擴孔性能，特別適用于制作車門、防撞桿等零件。
M鋼
M鋼主要組織是通過高溫的奧氏體組織快速淬火，轉變為板條馬氏體組織，含有較高的C、Mn、Si、Cr、Mo、B、V、Ni等
合金元素。其最高屈服強度可達1500MPa，是超高強度鋼中強度級別最高的鋼種，主要用于成型要求低的車身零部件，代替管狀零件，減少制造成本。
超高強度鋼薄板加工工藝
常用加工工藝
材料的性能、車身的結構決定了零部件的加工工藝，因此工藝與材料和結構的匹配十分重要。通常乘用車車身結構可分：雙層薄殼結構（四門總成）、兩蓋結構（車頂蓋、
發動機蓋）、門柱結構（左右前門柱）、后側面結構（左右側面）、外側外板結構（左右上側外板）、翼子板結構（左右）、地板結構（左右），共由16塊大鈑金件總成組成。由于各結構的形狀、用材、受力等不一樣，對強度、剛度、拉延、塑性變形的要求各有不同，一般情況下要根據按結構的形式和要求選擇沖壓工藝。如，壓力機下的氣墊反向式正向拉延成型，選擇外壓成型式；內壓成型或滾動旋壓工藝選擇
機械壓墊、氣壓氣墊等；工藝裝備必要時要考慮機械化、自動化和工夾具。另外，還要按結構情況選擇各種連接的方式，如焊接、鉚接和搭接。
特殊加工工藝
新材料特性必然產生新的加工工藝，新的加工工藝是新材料正確使用的根本保證。目前，超高強度鋼板薄板的車身生產有如下特殊加工工藝。
定制板材工藝
定制板材是將不同的性能、不同形狀、不同厚度、不同表面處理狀況和表面覆層鋼板根據規定的車身尺寸、形狀要求拼焊在一起，因而又稱“激光拼焊”。拼焊鋼板形成沖壓板料毛坯，然后經沖壓成型，獲得高性能沖壓件，如側圍底板、內門板、支柱等。
定制板材工藝的重點是焊接和沖壓兩個方面的工序，有多種焊接工藝適合于板材定制的生產，然而只有CO2激光焊接、Na:YAG激光焊接和電阻焊在實際生產中獲得了穩定的應用。
汽車車身及其附件中的鈑金件約有一百多個零件，采用定制板材技術后，可使鈑金的零件數量減少60%左右，因此大大減少
模具的數量，使車身鈑金件和附件的結構大大簡化，提高車身的剛度和堅固性，從而提高汽車的整體結構質量和可靠性，降低生產成本，提高經濟性，使車身鈑金件的制造向高質量、低成本、大生產的目標進軍。
變壓邊力技術
傳統的恒定壓邊力成型往往難以控制鈑金件起皺、厚度減薄量過大和開裂這幾種缺陷，為此，有關專家提出了在不同變形特點的成型階段
設置不同的壓邊力。在一般生產中，用優化目標函數和智能化變壓邊力設備進行加工，雖然工藝設計難度變大，但可以充分利用材料的成型性能，提高零件的成型質量，從而提高產品的合格率。
沖壓智能化技術
板材沖壓成型的智能化控制是計算機科學與板材成型理論相結合的綜合技術。根據對被加工對象的特征物理量的監測和控制（如材料溫升和材料厚度變化等），在識別材料的性能
數時，預測最優工藝參數，并自動化選擇最優的參數完成板材的成型過程。
激光成型和激光技術
用激光照射板料的表面某處，該處被瞬間加熱至高溫，同時，加熱區的熱膨脹使板料產生與激光源相反方向的彎曲，冷卻后成型，或者在激光加熱時沖壓成型。因此，激光成型技術適合用于受結構限制時工具無法靠近、沖壓力較小的情況下進行。激光技術還包括，激光加熱、激光切割、激光焊接、激光加工和激光表面處理等新技術。
液壓成型技術
板料零件的液壓膨脹成型屬于內高壓液壓成型，可分為單面液壓成型和雙面液壓成型。目前，汽車車身許多管件和框架機構件都采用各種內高壓液壓膨脹成型法進行加工。液壓成型屬于柔性成型技術，模具分為立式和臥式兩種。在一般情況下加工時，將板料毛坯放置在上下模具中壓邊，后進行液壓預成型，然后作邊緣切割和焊接成型。該技術使復雜形狀的零件加工簡單化，模具的加工費用下降三分之一，生產周期也可大大縮短，具有廣闊的市場發展情景。
超高強度鋼薄板在汽車車身中的應用狀況
試驗證明，采用超高強度鋼材料后可以使汽車在輕量化的同時降低汽車摩擦噪音、降低汽車排放、提高車身的質量。由于強度增強可以相對減少用料，減輕汽車重量，以及鋁合金目前在防撞凹性及抗沖擊性能等方面尚無法完全取代鋼材，
際汽車工業早就提出采用減輕汽車自重的高強度鋼鐵材料。在北美，高強度鋼和超高強度鋼的研究與應用是與鋁、鎂合金材料并駕齊驅進行的，并且，超高強度鋼已在部分汽車零件上取代鋁合金和鎂合金，如車輪、座椅骨架、防護板、前門及后門、橫梁、拖鉤等等。如，標致307 4P車身除發動機罩為鋁合金板、翼子板為塑料制成以外，其余所有的車身覆蓋件大量使用了高強鋼板，尤其是側骨架中采用了超高強度鋼板；CITROEN C5轎車中的橫梁是由超高強度鋼板組成；通用五菱推出的雪佛蘭SPARK車身是由47%超高強度鋼板制成，以改善碰撞吸收特性。甚至有的轎車車身薄板所使用的AHSS鋼占全部車身材料的83%左右。
目前AHSS使用的限制性因素中，一方面是獲得困難，如結構用的高強度鋼和超高強度鋼，國際先進標準中已經發展和采用了DP、Multi-Phase和Trip，鋼級水平也提高到 1500 MPa，而中國在這方面目前還有明顯的不足。另外，盡管AHSS有很高的成型性，但使用傳統的成型技術是不適合的，必須采用新的技術和設備，即汽車制造廠需要改造現有設備或更換，對設備進行大規模投資。
然而，上述大多數困難會隨著時間的推移被解決。AHSS的明顯優點是設計師在車身結構設計上采用更薄的鋼板，并獲得相同的強度，因此，盡管AHSS比傳統鋼在價錢上更貴，但由于減輕了重量，實際成本相近。預計，在今后十年，超高強度鋼在汽車中的應用會大幅度增加。
