汽车碳中和转型先进高强钢不可或缺

发布时间: 2023-10-27 18:15:48 人气：1 来源：机加工件

  9月13日，特斯拉CEO（首席执行官）埃隆马斯克在社交平台上发文称：“今天购买的燃油车的剩余价值将比人们想象的低得多。用不了多久，我们就会像今天看待蒸汽机一样看待燃油车。”

  华为常务董事、智能汽车解决方案BUCEO（事业部首席执行官）余承东也持类似观点，其在2022年粤港澳车展上表示：“纯燃油车时代会很快结束。现在买燃油车，无异于智能手机时代买功能机。”

  近日，Polestar（极星，是沃尔沃汽车集团和浙江吉利控股集团共同拥有的全球高性能电动汽车品牌）发布的最新调研结果为，消费者希望能够通过立法加速汽车的电气化转型，其中有1/3的全球消费者支持在2030年或更早的时间点前禁售燃油车，若将时限放宽至2035年，这一比例则上升到47%（该调研样本为来自北美、亚太、欧洲等19个市场的1.8万名受访者）。

  9月20日，国际能源署（IEA）呼吁，到2035年，在全世界内禁止销售汽油和柴油汽车。此外，各国政府应商定一个时间表，决定所有新销售的道路车辆应在何时实现零排放。

  在碳中和浪潮席卷全球，车企纷纷加快电动化、轻量化转型步伐的背景下，能预见，全球范围内停售燃油车是大方向，只是时间早晚的问题。不过，与燃油车的命运不同，钢材作为汽车车身主要材料的地位短时间之内难以撼动，尤其是热成型钢和先进高强钢慢慢的变成为汽车用钢的重点研发方向。这是在考虑车身对安全性能的要求、轻量化材料价格及加工技术水平等因素后得出的现实答案。

  长期以来，钢材是构成汽车的主要材料。据相关统计，生产一辆普通轿车，其主要材料的重量占比大致为：钢材占65%~70%，有色金属材料占10%~15%，非金属材料占20%左右。在新能源汽车制作的完整过程中，钢材用量较传统汽车不一样。其中，从纯电动汽车角度来看，其增加了电机用硅钢片的消耗，但由于没发动机、变速箱及其他相关部件，其在这些部位的钢材消耗量明显减少（主要为调质钢、非调质钢、耐热钢、冷镦钢等）。而对于钢铁行业而言，汽车轻量化不仅意味着汽车整体用钢量的减少，还意味着先进高强钢及铝合金、镁合金、碳纤维等材料应用的增多。不过，整体看来，钢材仍是目前汽车制造需求量最大的一种材料，且这一情况在短期内不会改变。一汽高级工程师田洪福曾精确指出，在2025年，钢材在汽车中的应用比例仍会在50%以上。当然，这里所说的钢材更多指的是先进高强钢。

  在大众的印象中，钢材是一种“传统”材料，似乎能耗也很高。但实际上，多年来的实践证明，无论是从安全、节能环保等刚性要求，还是从成本、技术水平等现实条件来看，先进高强钢都是实现汽车轻量化的首选材料，更是碳中和时代汽车产业不可或缺的材料。相较于铝合金、镁合金、碳纤维等材料，先进高强钢具有更高的强度和更好的防碰撞性能，生产的全部过程更环保、更易回收和再利用，成本也更低。

  拿汽车白车身（BodyInWhite，BIW）来说，用铝合金可以减重，但成本会提高很多。前几年，一批纯电动汽车开发企业雄心勃勃地使用铝合金材料做车身，甚至使用更轻的碳纤维，以期实现最大化减重。但随着新能源汽车产业的发展，纯电动汽车销量增加，这一些企业渐渐发现，他们已无法承担这样昂贵的白车身材料成本了。全世界电动车巨头特斯拉已经从一开始为ModelS和ModelX打造全铝车身，转变到了在Model3上使用钢铝混合材料。同样，大众基于MEB纯电平台所打造的电动车和日产电动车LEAF，白车身用料也基本以钢材为主。“有些客户能承担铝合金甚至碳纤维车身的价格，这当然很好。”SSAB（瑞典钢铁）汽车业务部主管ThomasMller（托马斯穆勒）表示，“但是对大众市场来说，铝合金甚至碳纤维车身成本过于昂贵。如果仔仔细细地观察，会发现这几年白车身用料正在从各种高级昂贵材料慢慢转向高强钢。”

  为适应汽车行业绿色低碳转型发展的需要，广大钢企一直在优化技术，深耕先进高强钢研发领域，取得了可喜的成绩。

  由华菱安赛乐米塔尔汽车板有限公司（VAMA）生产的带铝硅镀层的热成型超高强钢Usibor，实现了轻量化和高强度性能的高度平衡，能够在满足同样安全碰撞规定要求的前提下，让一辆SUV（运动型多用途汽车）的白车身减重112千克（约20%）。Usibor由安赛乐米塔尔花费数十年时间、耗资数亿美元研发而成，现已在汽车白车身、底盘、横梁加强板、悬架支架、发动机支架等核心部件上得到普遍应用。目前，安赛乐米塔尔已研发出第二代铝硅镀层热成型超高强钢Usibor2000，较第一代产品强度提高了30%，强度最高可达2000兆帕。Usibor2000还具备优秀的抗腐蚀和抗老化性能和制作复杂零件时冲压后无回弹等特性，并能帮助汽车制造商在实现减重目标的同时合理控制成本。

  8月4日，河钢集团与宝马集团签署《打造绿色低碳钢铁供应链合作备忘录》，标志着钢铁行业与汽车行业联动减碳跨领域合作取得新突破。根据合作备忘录，双方将围绕绿色低碳钢铁材料的研发与应用，基于宝马对钢铁材料的低碳需求，开发低碳、绿色汽车用钢材料（简称“绿钢”）并完成相关认证。从2023年中期开始，宝马沈阳生产基地（宝马全球最大制造基地）量产车型将逐步使用河钢的低碳汽车用钢（简称“低碳钢”）。相较于传统钢材，“低碳钢”将减少10%~30%的碳排放量。自2026年起，宝马沈阳生产基地将开始在整车量产过程中使用河钢生产的“绿钢”。

  在先进高强钢研发生产方面，鞍钢也硕果累累。2019年7月份，鞍钢轻质双相钢DP980-LITE实现全球首发，其伸长率明显优于传统的980兆帕级双相钢，同时密度降低了5%。近年来，鞍钢汽车用钢研发团队先后开发出超高强DP钢、QP钢和热冲压成型钢等产品，其中热冲压成型钢最高强度达到2000兆帕，大范围的应用于汽车B柱、前保险杠、后纵梁等零部件。