1、2003年全球冷轧薄板产量8589万吨，比2002年增加576万吨，增长7.2%，中国冷轧薄板产量为1557万吨，与2002年相比增加291万吨，增长23%。除中国以外世界其他地区的冷轧薄板与2002年相比增加285万吨，中国2003年净进口冷轧薄板增量262万吨，除中国以外全球冷轧薄板表观消费量上升了23万吨，中国冷轧薄板表观消费量增加553万吨。尽管2003年中国国内冷轧板产量显著增加，但仍不能满足需要，世界新增冷轧卷资源绝大部分流向了中国市场。2003年中国进口独联体国家的冷轧卷C&F平均价格为416美元/吨，比2002年高96美元/吨；进口非独联体国家的冷轧卷C&F平均进口价格为460
2、美元/吨，比2002年高122美元/吨。2003年美国冷轧卷FOB平均进口价格为426美元/吨，比2002年低45美元/吨；西欧各国的冷轧卷FOB平均价格均略高于2002年。1.1.3 涂镀层钢板（指具有金属涂镀层的卷板、平板和钢带，不包括镀锡产品）2003年全球涂镀层钢板产量8848万吨，比2002年增加358万吨，增长4.2%，其中美国下降2.5%，欧盟增长0.8%，日本增长6.2%，韩国增长16.9%。中国涂镀层钢板产量为193万吨，比2002年增加25万吨，增长14.9%。除中国以外世界其他地区的涂镀层钢板产量与2002年相比增加333万吨，而中国2003年净进口涂镀层钢板增量为236
3、万吨，所以除中国以外地区的涂镀层钢板表观消费上升97万吨，中国表观消费量增加261万吨。可见，中国对涂镀层钢板需求的增长主要通过进口满足，这说明国内新增涂镀层钢板产能在短期内还不能满足中国需求的增长。2003年中国进口非独联体国家的热镀锌C&F平均价格为531美元/吨，比2002年高127美元/吨；美国热镀锌FOB平均进口价格为437美元/吨，比2002年低41美元/吨；2003年西欧各国的热镀锌FOB平均价格均略高于2002年。1.2 汽车钢板材料的种类及应用状况1.2.1 汽车钢板材料的种类汽车用钢板从生产工艺特点划分为热轧钢板、冷轧钢板和涂镀层钢板；从强度角度可划分为：普通钢板（软钢板）
4、、低合金高强度钢板（HSLA）、普通高强度钢板（高强度IF钢、BH钢、含磷钢和IS钢等）和先进高强度钢板（AHSS）等。在以强度划分的钢板中，前两类钢种目前国内外应用均已趋于成熟；第三类钢种在国际上已批量商业化应用，国内也处于研制、试用（IS钢）和推广应用阶段；第四类钢种在国际上处于研制趋于成熟和推广应用阶段，国内处于研制起步阶段。由于高强度钢板是汽车钢板材料发展的主题之一，因此在高强度钢板中重点介绍第三和第四类钢种，同时对涂镀层钢板进行简要介绍。1.2.1.1 高强度钢板1.2.1.1.1 普通高强度钢板 高强度IF钢板：使钢材在保证良好塑性和冲压性能的同时，拥有较高的强度，满足复杂形状轿车
5、冲压件性能要求。 烘烤硬化钢板（BH钢）：钢板冲压成形前具有较低的屈服强度，通过冲压成形后的涂漆烘烤工艺使钢板的屈服强度增加。 含磷钢板：利用磷在钢中的固溶强化作用进行强化，可以用来冲制一些形状比较复杂的汽车冲压件。 超低碳含磷钢板：该钢具有良好的深冲性、塑性和韧性。 各向同性钢板（IS钢）：主要用于汽车外板。1.2.1.1.2 先进高强度钢板（AHSS） 双相（Dual-Phase简称DP）钢：一般用于需高强度、高的抗碰撞吸收能且成形要求也较严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等，随着钢种性能和成型技术的进步，DP钢也被用在汽车的内外板等零件上。 贝氏体钢板：适合冲压汽车支撑类
6、部件，这类部件较厚且要求翻边性能良好。 相变诱导塑性（TransformationInducedPlastic简称TRIP）钢：特别适合要求具有高的胀型情况。 复相（ComplexPhase简称CP）钢：具有高的吸收能和好的扩孔性能，特别适合于车门防撞杆、保险杠和B立柱等安全零件。 马氏体钢：是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。主要用于成型要求不高的车门防撞杆等零件代替管状零件，减少制造成本。1.2.1.2 涂镀层钢板1.2.1.2.1 汽车工业对涂镀层钢板的性能要求在汽车制造过程中，涂镀层钢板要经过冲压成型、焊接、表面处理、涂漆、烘烤工序，因此汽车工业对涂镀层钢板有如下性能要求：1）
7、、成型性：基板适合成型的要求，镀层附着力强、抗剥落、抗粉化；2）、耐蚀性：抗冬季道路撒盐的腐蚀，抗海洋性气候大气腐蚀；3）、涂漆性：磷化和电泳涂漆性能好；4）、焊接性：对电极损伤小、焊接参数范围宽；5）、表面质量：表面平整、镀层厚度均匀；6）、公差尺寸：板形平整，公差小。1.2.1.2.2 汽车用涂镀层钢板的主要品种汽车车体使用的各类镀层板，主要包括热镀锌（热镀纯锌GI，合金化热镀锌GA等）钢板、电镀锌（电镀纯锌、电镀锌镍合金以及合金化电镀锌等）钢板和有机、无机涂镀层钢板等。1.2.2 汽车钢板材料的应用状况1.2.2.1 汽车高强度钢板的应用1.2.2.1.1 高强度钢板在商品化汽车上的应用
8、情况 日本的应用情况20世纪70年代，日本开始在汽车上应用高强度钢板，最早用于车身表面件，然后才用到内部零件和结构件。目前日本悬架结构件和支撑件的强度已达800-1000Mpa。抗拉强度410Mpa的高强度钢板多用于内部件，即将采用590Mpa的内部件。日本NKK公司于1999年开发的440Mpa级高强度钢板，已在新车型上采用，该钢种是通过超细晶粒获得高强度的。川崎制钢公司开发的TS980Mpa级高强度钢板（CHLY980），是以铁素体为主相的复合组织钢板，目前已应用于挡泥板、冲击梁等要求高冲击安全性的零件。日本NKK公司开发的热轧780Mpa级双相钢（DP钢）和贝氏体析出强化钢（PH钢），具
9、有良好的成形性能和抗疲劳性能，光滑试样的疲劳强度分别达到600Mpa和640Mpa。特别适合于制造卡车大梁。日本川崎制铁公司新开发的440Mpa级涂装烘烤硬化型高强度热轧板，解决了高强度与高成形性相矛盾的问题，所以不仅可以用作汽车外板，还可以用作抗冲击部件和加强件，并可以达到减薄降重的效果，装车使用结果表明，这种钢在提高耐变形载荷方面是有效的，成功地使部件减轻10%以上。日本新日铁、神户制铁、住友金属等钢厂已为日本汽车工业生产了多种规格的热轧双相钢，用于制造车轮成型性好，可提高构件的疲劳寿命。通用和福特汽车公司用双相钢制造轮辐，除重量减轻11%外，疲劳寿命也达到普碳钢的2倍。 韩国的应用情况韩
10、国浦项钢铁公司已成功批量生产80kg级热轧TRIP钢，再经冷轧后成型性能很好，可以加工成具有复杂形状的汽车部件。 欧洲的应用情况瑞典SSAB公司开发出的DOMEX系列特高强度钢板，铁素体为主要基体，含少量珠光体，晶粒细小（达到13级），其屈服强度达到600-700Mpa。用于卡车的车尾保险板、纵梁、横梁、发动机悬置支架及轿车的保险杠、车门防撞梁及座椅支架等零件。德国SALZGITTER开发了I-Steel钢板St250i（屈服强度256Mpa，抗拉强度350Mpa，r=1.1，r=0.2，n=0.21）。其成形性能优于DDQ级的DC04钢板，成形极限试验显示该材料具有更高的成形潜力。适于制造车
11、门、顶盖等零件。法国USINOR公司开发的DP450-DP750和TRIP800等系列高强度钢板，具有良好的成型性能，其TRIP800具有良好的吸收冲击能量的能力，特别适合于防撞梁和保险杠等零件。 美国的应用情况高强度钢板的应用比逐年增加，表1为美国汽车应用高强度钢板的变化情况。表1 美国汽车应用高强度钢板情况年度197719871992199719982002比例（%）61315171845通用汽车公司和福特汽车公司用双相钢制造轮辐，除重量减轻11%外，疲劳寿命也达到普碳钢的2倍。1.2.2.2 汽车涂镀层钢板的应用大量应用涂镀层钢板，主要出于车身使用寿命考虑，也是大量应用减薄的高强度钢板、
12、追求汽车轻量化后面临的主要问题之一。1.2.2.2.1 汽车涂镀层钢板的生产情况为保证汽车使用10年无锈斑无穿孔，镀锌钢板在汽车车身上的使用在过去20年里大幅度增加。欧洲的镀锌板产量在这期间翻了两番。在发达国家中，涂镀层钢板的产量占薄板的产量从过去的20%上升到32%左右，近年来还有增加的趋势。为了防止汽车车身钢板的腐蚀，20世纪70年代开始采用镀锌薄钢板，德国首次推出全热镀锌薄钢板的车身后，镀锌薄钢板的增长率不断上升。特别是汽车车身，在镀锌板与铝板和塑料德激烈竞争中，促进钢铁厂更积极地发展镀锌板。表2 日本镀锌板使用情况（百万吨/年）年份汽车电器建筑出口其他合计19780.470.630.9
13、51.451.715.2119830.791.260.942.371.596.9519882.681.421.891.2.199.633.441.111.272.211.829.85由于汽车车身防锈要求的提高，汽车用涂镀层钢板所占比例有逐年提高的趋势，以日本为例，1973年涂镀层钢板的用量仅占汽车板总用量的1%左右，1992年增加到20%，近年呈平稳上升之势。1.2.2.2.2 国外汽车涂镀层钢板的应用为了确保轿车有足够的抗腐蚀性能，在2O世纪7O年代末期，开发出各种涂镀层钢板，并开始用于汽车制造。之后涂镀层钢板的使用率不断提高，到20世纪九十年代已经达到汽车用钢板总量的2/3以上。各类涂镀层
14、钢板主要用于制造轿车的外板和内板（见表3），每车用量最高达580kg，占整车钢板用量的约70%。世界汽车生产国镀锌板的用量见表4。表3 国外几个主要厂家轿车用镀锌板厂家外板内板及底部零件日产电镀Zn-Ni20/20+铬酸盐处理层75mg/m2+ 有机膜1m同外板丰田电镀Zn-Fe20/20合金化热镀Zn45/45三菱单面合金化热镀锌0/45马自达电镀Zn-Ni30/30奥迪电镀Zn53/53热镀Zn70/70通用热镀Zn65/65表4 世界主要汽车生产国镀锌板用量国家1988年1992年增幅%每车用量（kg）占钢材用量比例%美国325413514加拿大55674569762德国30050340
15、6010法国2004038570意大利40062450719图2 美国历年汽车用钢板比例 图3 日本汽车镀锌钢板历年的使用情况 图2和图3分别是美国历年汽车用钢板的比例及日本汽车用镀锌钢板的使用情况，从中可明显看出，热轧和镀锌板有上升的趋势，冷轧板则有下降的趋势；而在镀锌钢板中，电镀锌有下降的趋势，热镀锌则显著上升。福特汽车公司的轿车，车体100%用电镀锌钢板，只有小面包车、载重车的车体有部分用热镀锌板，热镀锌板全部用双面镀锌板，涂层重量约100g/m2（或60/60），使用100%纯Zn涂层，主要认为纯Zn电镀的板厚度均匀且稳定性好。福特公司经研究没有发现含Ni和Cr作为合金镀锌的好处，同时
16、福特公司也不用合金化镀锌板，除因为其粉化问题不好解决外，还因福特车体涂漆工艺采用的是高压喷涂，不适于合金化镀锌板。但福特公司在欧洲的分公司部分应用Zn-Ni合金电镀锌板。在北美，主要使用较厚镀层的电镀锌钢板（EG钢板）；而日本除了EG钢板外，更多的汽车厂使用的是合金化热镀锌钢板（GA钢板）；欧洲汽车制造厂除了使用EG钢板和GA钢板外，主要使用的是非合金化热镀锌钢板（GI钢板）。最近使用GI钢板做内装部件或外装部件的汽车厂家不断增加，GI钢板的需求量正在不断扩大。随着GI板生产技术日趋成熟，应用GI板制造车身外板的汽车公司日益增加，如标致、雷诺、菲亚特和沃尔沃等。开始应用GI板制造车身外板的汽车
17、公司有大众、通用、福特等。车身应用涂镀层钢板比例由70%增加到90%以上，甚至100%。美国的电镀锌板一般镀层较厚，这一方面是由于美国冬天严寒，路面常撒盐除冰，要求汽车防腐性能高，另一方面，美国的电费便宜，而日本的电镀锌板相对镀层较薄，这与日本的电费昂贵有关。1.3 汽车钢板材料的技术状况及发展趋势从现代汽车用板材的发展趋势看，减轻车重、节约能源、利于环境保护成为影响其发展的决定因素。因而，减重并提高安全性的高强度钢板，提高车体寿命和美观的高质量涂镀层钢板，可承受复杂件成型并减少成型工序及成型件数量的超深冲钢板，具有高成型性、表面润滑及耐蚀性、焊接性良好的多功能钢板，强度与成型性皆优的新产品，
18、仍然是汽车板需求、开发方向的主体。钢与铝的竞争不仅在重量上，经济性（性价比）、设计、成型与连接技术等均具有重要的影响。除了技术性能外，钢在成本、实现结构轻量化和有效回收等方面具有优势，在本世纪中仍是汽车生产的首选材料。随着汽车轻量化材料高强度钢板应用的不断扩大，必须大力开展对高强度和超高强度钢板的成型控制技术、相关应用技术和质量性能试验评价方法及系统的研究，这是关系到高强度钢板在现代汽车上应用普及的重要环节。与此同时，高强度钢板研究开发及应用的现状与发展也更加迫切要求汽车用高强度钢板的研究开发与成型应用技术的紧密结合，以及汽车的结构设计和选材用材优化的紧密结合，这样才能达到最佳效果。1.3.1
19、 热轧钢板1.3.1.1 高强度钢板1.3.1.1.1 焊接部位高疲劳强度钢板汽车生产厂家从环保和经济的观点出发，在研究车身轻量化时，决定采用高强度钢板以实现零件的薄壁化。然而，对以汽车扭转部件为代表的电焊部件，因焊缝部位的疲劳强度低而不宜采用高强度钢板，从而阻碍了车辆的轻量化。为此，新日铁名古屋厂着眼于焊接热影响区（HAZ）强度的下降，查明了原高强度钢板疲劳强度下降的原因，开发了复合添加Nb、Mo的焊接部位高疲劳强度钢板。1.3.1.1.2 耐腐蚀高强度热轧钢板为使汽车轻量化，钢板减薄，从而对钢板的耐蚀性提出了更高要求。热轧钢板主要用作车轮、底盘等高强度部位材料，特别是吊杆、吊架等部件，这不
20、但要求钢板加工性能好，还要求扩孔性好。日新制钢开发了抗拉强度为370590MPa的耐孔蚀高强度热轧钢板，化学成分以低C、Mn、超低S为基础，并含有0.09%P、0.25%Cu和0.02%Ti，通过添加P和Cu，可提高钢板的耐蚀性。要提高扩孔性，钢板的化学组成应为低C和超低S，组织上应尽量减少珠光体和硫化物系夹杂，碳化物和硫化物系夹杂物要细小地分布，添加微量Ti可使组织微细化、均匀化。在热轧时，要控制好终轧温度和卷取温度。提高强度的办法是利用Mn和强化有耐孔蚀性作用的P的固溶，利用相转变也可提高钢板强度。此外，热轧条件最佳化、添加微量Ti和金属组织微细化都可提高钢板强度。1.3.1.1.3 抗冲
21、击性优异的汽车用440MPa级BH热轧钢板川崎钢铁公司开发出适合用作汽车加强部件的、抗冲击性优异的440MPa级烘烤硬化型高强度热轧钢板（SAPH440BHT），并用于大发工业公司的汽车生产中。该钢板的主要特点是，解决了高强度与高成型性相矛盾的问题，不仅屈服强度提高，而且实现了原来BH钢板达不到的抗拉强度（加工前440MPa，加工后500MPa），所以不仅可以用作汽车外板，还可以用作抗冲击部件和加强部件。1.3.1.1.4 成型性优异的高强及超高强钢板韩国浦项钢铁公司于2001年3月成功开发出轻量型汽车钢板。该钢板具有比目前所使用的钢板薄、强度高、抗疲劳强度高等特点。其方法是通过向钢中加入Nb
22、，开发出屈服强度可达到800MPa级的热轧TRIP钢。该钢材加工成冷轧板后，成型性能非常好，可以加工成具有复杂形状的汽车部件。在汽车上使用的热轧钢板中，如果使用600MPa级钢板需要厚度为4.0mm，那么使用800MPa级钢板时，其厚度可以减小到3.0mm。日本神户钢铁公司研究开发了适用于驾驶室周围主要结构部件的590MPa以上级别的高强度钢板，并已开发出高延性980MPa级超高强度复合组织冷轧钢板，其延伸率为20%，能承受复杂冲压成型，用于出口车的车门防护杆。车门防护杆是为保护车身被冲撞时驾乘人员的安全而在车门内部安装的安全防护部件。该部件原来采用只能将中间的刚性肋部分进行弯曲成型加工的98
23、0MPa级钢板，在与两端的托架部分分割成型后，通过焊接形成一体。采用高延性980MPa级复合组织钢板可将车门防护杆一体成型，由此提高刚性和减轻重量。1.3.1.2 先进高强度钢板（AHSS）1.3.1.2.1 DP钢在国外，日本、美国已用双相钢制造多种汽车零件，日本新日铁、神户制铁、住友金属等钢厂已为日本汽车工业生产了多种规格的热轧双相钢，用双相钢制造的车轮成型性好，可提高构件的疲劳寿命。据新日铁的统计，2000年汽车用DP钢订单比1996年提高了20倍，而且有进一步提高的趋势。1.3.1.2.2 贝氏体钢板在热轧高强度汽车钢方面，国外已开发了490580MPa级高值的贝氏体钢来改善扩孔性能。
24、1.3.1.2.3 TRIP钢日本是最早对TRIP钢开展研究的国家。早在1987年，新日铁公司就对HSS钢的各钢种性能作了系统的研究，其中包括TRIP钢的整个性能段。由于竞争，日本别的钢铁公司并未沿用新日铁的生产方法，而是另辟蹊径研制出更新型的TRIP钢。目前发表的考伯钢铁公司（KobeSteelUnit）生产的TRIP钢，是一种完全新型的以贝氏体为基体的TRIP钢。据其称该钢有目前最好的强韧性配合。欧美各国在TRIP钢的研究上做了大量的工作，高校与钢铁公司的优化组合使该钢的研究和产业化进程发展迅速。如比利时鲁汶大学材料系的三个教研室都与钢厂结合，从各自不同的方向:如物理冶金、力学冶金和化学冶
25、金方面做了许多国际上有影响的研究。鲁汶大学材料系与钢厂合作，已生产出含硅仅0.14%的低硅TRIP钢，该钢有极好的表面质量且已成功地应用于汽车工业。北美学者曾研究过冷轧和热轧过程中各种不同工艺途径（压下量、冷速、等温淬火温度时间）对TRIP钢性能的影响，也研究过微合金含量对组织性能的影响。德国高校曾对TRIP钢的强化机制：如流变行为、应变硬化速率、速率敏感度等做过细致的工作，并且有些研究成果已投入TRIP钢的生产工艺中。欧美各国钢铁公司在生产双相钢方面有成功的经验，针对双相钢强度高，韧性尚不足的缺点。在对生产线不作大改动的前提下，他们探索新工艺途径，使双相钢也具有TRIP性能。他们称这种钢为具
26、有TRIP性能的双相钢，而不简称为TRIP钢，这是欧美材料工作者研究TRIP钢的另一特色。1.3.2 低成本钢板1.3.2.1 热轧酸洗涂油钢板（P/O板）因其表面质量、厚度公差、加工性能较好，已被欧、美、日、韩等地区和国家的企业广泛地应用于汽车行业。汽车零件除车身覆盖件以外，其它采用冷轧板生产的零件几乎都可采用热轧酸洗涂油板替代，这样可降低原材料成本10%左右。目前韩国浦项钢铁公司有两条生产线生产热轧酸洗涂油板，年生产能力达100万吨，钢板的厚度最薄可达1.2mm。1.3.2.2 超细晶粒高强度钢板超细晶粒钢（超级钢）是国内外在研制的新一代钢铁材料，是在现有钢化学成分基本不变的情况下，通过微合金化、变形等方式使晶粒超细化，钢的强度提高1倍、疲劳寿命提高近2倍。日本、台湾、美国、欧洲等国家和地区都有超细晶粒钢的专利。日本物质材料研究机构、中山制钢公司、川崎重工业公司及本田汽车公司等4家公司共同研究
