第1章 緒論

1.1 引言

汽車工業是我國國民經濟的支柱產業，隨著世界經濟與社會的發展，節能、舒適、降低排放和提高安全性已經成為現代汽車結構、性能和技術的重要發展方向。鑒于此，美國提出了新一代汽車（New Generation of Vehicle）的概念，工業發達國家也都在研制百公里油耗3L的新一代汽車，而實現這一目標的重要手段就是在不損失結構強度的情況下實現汽車的輕量化。據統計，汽車重量每減輕10%，油耗可降低8%～10%[1]。汽車的輕量化不僅可以減小汽車的滾動阻力、加速阻力和爬坡阻力，還可降低燃油消耗，從而有利于改善汽車的轉向、加速、制動和排放等多方面的性能。同時，還可以降低噪聲和振動?？傊?，汽車的輕量化對于節約能源、減少廢氣排放、實現汽車工業的可持續發展戰略具有十分重要的意義。

輕質材料的廣泛使用是汽車輕量化的重要途徑之一，如鋁合金、高強度鋼等[2，3]。根據“超輕鋼制車身”聯盟的研究，超高強度鋼板（AHSS）在車身中的應用量達到80%，可以在不增加成本的情況下，汽車車身重量比普通鋼結構車身減少20%[4，5]。超高強度鋼板主要包括雙相鋼（DP）、相變誘發塑性鋼（TRIP）、馬氏體鋼（MART）和超高強度硼鋼板（Boron Steel）等。這類鋼是通過相變組織強化來達到高強度的，其強度極限可達500～2000MPa，尤其是超高強度硼鋼板，其經過組織相變后強度可超過1000MPa，故具有極大的減重潛力、抗碰撞性、好的成形性和低的平面各向異性等優點，是現代車身制造用鋼板發展的主要方向。目前超高強度鋼板可應用于汽車車身上的部位如圖1-1和圖1-2所示，其作用見表1-1[6]。

由于超高強度鋼板冷成形能力很差，較難沖壓成形狀復雜的零件。但是，在高溫條件下，也就是將金屬加熱到再結晶溫度以上，其塑性和延展性會增加，屈服強度迅速降低，此時再進行沖壓成形，就可以得到形狀復雜的超高強度零件。近年來，超高強度熱沖壓成形工藝成為獲得板料優良成形性能和超高強度零件的新型成形工藝。

圖1-1 超高強度鋼板在車身上的應用

1—車門側板 2—保險杠 3—車身縱梁、橫梁 4—A柱、B柱 5—車門加強板

圖1-2 可應用熱沖壓技術的部件

表1-1 超高強度鋼板的要求

注：t為板厚；E_D為動負荷設計彈性模量。

根據熱沖壓的特點，超高強度硼鋼板零件在生產、應用方面具有以下優勢：

1）變形抗力低，壓力機設備噸位小。鋼板在高溫下成形，材料變形抗力相對較小，塑性好。與冷成形相比，熱沖壓成形可以明顯地降低變形抗力，減少壓力機噸位。

2）超高強度硼鋼板的高強度特性可以在厚度減薄的情況下依然保持汽車車身的力學性能要求，從而減輕了汽車重量；在撞擊過程中，可以控制能量的吸收，從而增強耐撞性能。

3）實現控形與控性。與傳統的冷沖壓工藝不同，熱沖壓工藝中的零件成形和保壓淬火均在模具中進行，給控形與控性提供了空間。