2000年以来，中国汽车工业发展进入了快车道，几乎每年以2位数速度迅速增长。截至2013年底，中国汽车产量2 211.68万辆，保有量已达1.37亿辆，世界汽车保有量已超过10亿辆。汽车工业的发展，汽车产量和保有量的增多，在拉动经济发展和给人们出行带来方便的同时，也产生了油耗、雾霾、安全等问题。
      2013年，中国石油消耗量为4.98亿t，进口近3亿t，对外进口的依存度接近60%。汽车消耗的石油，约占石油消耗总量的65%左右。每燃烧1L汽油，会产生2.5kg的二氧化碳（CO2）和其他排放气体。汽车对大城市空气污染的分担率已超过25%。近年来，随着汽车产量和保有量的增加，交通事故也明显增加，每年死于交通事故的人数超过20万人。因此，汽车节能减排和提高汽车的安全性已刻不容缓。正因如此，我国政府和世界各国政府都十分重视汽车的节能减排和安全性，与能耗、排放和安全性有关的法规不断升级和完善。我国的能耗法规规定，各单位乘用车平均油耗为6.9L/100km，到2020年将降至5L/100km。欧盟规定汽车的燃油消耗在2009年为100km油耗5.7L，即每千米CO2排放为140g；2012年100km油耗为4.9L，即每千米CO2排放为120g。日本、美国也有类似的法规。汽车轻量化是达到这些法规要求必不可少的手段。

高强度钢在汽车轻量化和安全件上的应用

       研究表明高强度钢和先进高强度钢是保证汽车轻量化、提升汽车安全性且性价比高的现代汽车制造基础材料，其他材料难以替代。由于汽车轻量化和安全技术的发展，汽车用钢的强度水平一直呈上升趋势，高强度钢和先进高强度钢的用量在持续增加。

       国际上出现了一系列轻量化工程，包括由美国钢铁协会组织的“新一代汽车合作计划（PNGV）”，其轻量化目标是减重30%，其技术路线是钢铁材料和多种材料的应用；由欧洲钢铁协会组织的超轻汽车计划（SuperLIGHT-Car）减重目标是40%，技术路线也是多种材料的应用；国际钢铁协会组织的高级汽车概念（ULSAB-AVC）轻量化项目，减重目标是20%，符合2004年的碰撞法规，其技术路线是全部采用高强度钢，白车身采用高强度钢为36%，超高强度钢达到64%；阿赛洛钢公司也组织了“轻量化车身项目ABC”，减重目标为30%，技术路线采用高强度钢。最近，阿赛洛米塔尔公司进一步推出了新的轻量化项目S-in motion,在这一轻量化项目中，大量采用了先进高强度钢和热冲压成形钢。以C级车为例，该项目通过优化整车43个零件的质量，可使车身质量较传统技术生产的车身减重17%，使整车生命周期减少了14%的碳排放；蒂森克虏伯也推出了轻量化车身项目NSC，减重目标20 %，技术路线采用高强度钢和先进高强度钢；韩国机械院、冶金企业和汽车厂联合开展了韩国国产品牌汽车轻量化工程项目，轻量化目标为减重10%；德国新能源汽车项目在轻量化工程和车身设计中投入近10亿欧元。

      近年来，每年一届的欧洲车身会议都展示集轻量化、汽车安全性和高强度钢应用的先进设计实例。可以看出，钢铁材料是既可轻量化又保证安全性、性价比高并难以替代的汽车制造基础材料。图1和图2示出了2010年欧洲车身会议的典型车型沃尔沃S60、Sharan应用高强度钢的情况。沃尔沃S60以安全著称，主要安全件A柱、B柱、门槛等都用了1500MPa的热冲压成形钢，同时一般结构件也大量应用普通高强度钢，低碳软钢和普通高强度钢的用量仍然占有较高的比例。2011年韩国现代汽车首次参加欧洲车身会议，设计的全钢轻量化车身i40以高的性价比、高的汽车安全性而获得当年车身会议的金奖,其用钢情况见图3。

      最近，超高强度钢还用于制作运钞车、防暴车的防弹板，中国汽车工程研究院股份有限公司等开发了超高强度轻量化的防弹钢板，分别将A级、B级、C级的防弹板从原进口板的3.0mm、2.5mm、4.0mm减薄为2.85mm、2.3mm、3.7mm,这类钢板的力学性能指标见表1，板材枪击时的计算机模拟和枪击试验典型结果见表2。

 高强度钢和先进高强度钢的发展

      为满足汽车轻量化发展以及前述汽车板的各种性能要求，高强度钢和先进高强度钢近年来发展很快。目前已有普通高强度钢、第1代先进高强度钢、第2代先进高强度钢，第3代先进高强度钢等。各类高强度钢和先进高强度钢的延性和强度见图4所示。其中，普通高强度钢的强塑积为 15000 ～ 20000 MPa•%， 包括无间隙原子钢 （IF 钢）、 高强度无间隙原子钢 （HSIF）、 各向同性钢 （IS）、 烘烤硬化钢 （BH）、低碳软钢） （Mild、碳锰固溶强化钢 （CMn）和高强度低合金钢 （HSLA）； 第1代先进高强度钢，其强塑积为 20000 MPa•%， 包括双相钢 （DP）、 复相钢 （CP）、相变诱发塑性钢 （TRIP）、 马氏体级钢 （MART）、 热冲压成形钢 （HPF）；第2代先进高强度钢，其强塑积  60000 MPa•%， 该类钢为高锰的孪晶诱发塑性钢 （TWIP）；第3代先进高强度钢，其强塑积为 30000～ 40000 MPa•%， 包括中锰的马氏体+奥氏体钢 （BCC +FCC）、 包含有 δ 铁素体的相变诱发塑性钢 （δ- TRIP）、 淬火分配处理钢或称马氏体基的相变诱发塑性钢 （Q- P）、淬火-回火分配处理钢或称回火马氏体基的相变诱发塑性钢 （Q&PT）、 超级贝氏体钢 （Super B）, 又称纳米贝氏体钢。在以上3代先进高强度钢中，目前应用较多的仍然是第1代先进高强度钢，在第1代先进高强度钢中应用较多的是双相钢，此外，超高强度的热冲压成形钢最近几年发展很快，用量可能会有较大的上升。第3代先进高强度钢目前仍在发展中，其工艺、强化原理和应用技术均有待于进一步实验研究和发展，目前宝钢已率先进行了Q-P钢的产业化生产。

      汽车轻量化是实现汽车节能减排最直接和最有效的手段。既轻量化又保证安全促使了高强度钢和先进高强度钢的应用。正是因为汽车工业的广阔市场促进了高强度钢迅速发展，先后出现了普通高强度钢、第1代先进高强度钢、第2代先进高强度钢、第3代先进高强度钢。目前在汽车工业得到广泛应用，产品较成熟、质量较稳定、批量生产、性能一致性好的高强度钢仍然是普通高强度钢和第1代先进高强度钢；深入研究高强度钢的应用技术，解决和提升成形性、回弹、切边、连接技术等问题，扩大高强度钢的应用，为汽车轻量化和节能减排作出贡献。

（本文刊登于《新材料产业》2014年7期，有删减，如需转载请注明出处。)