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日本汽车新材料发展综述

日本汽车新材料发展综述

时间:2009-12-1910:10来源:汽车和配件作者:王建萍

近年来随着全球经济的发展，能源问题和环保问题日益受到人们的关注，汽车

行业面临壹系列新的问题。诸如，壹方面汽油价格于不断地创新高，安全法规

越来越多，汽车排放指标的更新版本于不断地发布，另壹方面全球化竞争愈演

愈烈，降低汽车成本压力越来越大。面对这些课题，人们对新材料技术研发寄

予了厚望。近年来日本汽车行业于材料技术研发方面，诸如钢铁、有色金属、

非金属等，出现了壹些新的动向。

钢铁材料

1.钢板材料

车身和底盘的轻量化对于提高燃油经济性和削减CO2具有重要意义。目前，解

决该问题的有效手段是使用具有高撞击安全性的高强度材料。

从车身高强度材料的应用情况来见，汽车外板如发动机罩、车门、行李箱、侧

围外板等处已经应用了340MPa级烘烤硬化型钢板(以下称为BH钢板)和440MPa

级高强度材料。车身骨架部件目前流行使用440MPa和590MPa级高强度材料。

590MPa级高强度材料大体分为析出硬化钢、双相钢(以下称为DP饮)和相变诱导

塑性钢(以下称为TRIP钢)三种。DP钢比析出硬化钢的屈服强度低、延伸性高；

TRIP钢比DP钢的延伸性高、能量吸收性能好。另外，仍有壹部分780MPa级和

980MPa级的高强度材料也被应用，780MPa级高强度材料主要使用DP钢和TRIP

钢，980MPa级的高强度材料主要使用DP钢。另外，随着高频淬火和热冲压成型

技术等新的热处理技术的应用，零部件高强度化技术得到进壹步发展。热冲压

成型技术就是对加热的钢板进行冲压的同时仍进行冷却淬火，这样零部件抗拉

强度可达1470MPa。

汽车行驶部位的部件形状复杂，强度要求高，焊接性能要求也很高，所以高强

度钢板应用很困难。可是近年来人们为了提高成形性，开发了TRIP钢；为了提

高扩孔加工性，开发了贝氏体钢；为了确保焊接接头疲劳强度，开发了耐

HAZ(保持热影响区性能)的软化钢板，其强度为590MPa级，有的可达780MPa。

以前汽车的耐腐蚀钢板多为各种镀锌钢板，近年来，热浸镀锌铜板(GA)成为了

主流。为了提高冲压成形性，对GA上敷覆无机类或有机类起润滑作用的氧化

膜，该工艺得到了推广应用。人们仍进壹步开发了耐腐蚀性好的Zn-AL—Mg镀

锌板，主要为了省略后面的电镀工序，这已于汽车上得到了广泛应用，，

于环保方面，由于EU-ELU对报废汽车的规定)对特定的环境污染物进行了使用

限制，人们开发了无六价铬表面处理技术代替以往的电镀钢板中使用含有铬酸

盐“钝化”处理的六价铬。油箱钢板不应含Pb，所以当下不再使用过去的Pb-

Sn合金电镀钢板而采用Sn-Zn电镀钢板、镀铝钢板。

混合动力车实现了提高燃油经济性和轻量化的目的，，随着技术的进步，驱动

电机的铁芯材料即电磁钢板的需求量越来越大，和此同时，要求驱动电机小型

轻量化、高效率化，为此有必要开发最优性能的电磁钢板及其应用技术。

2.结构用钢

结构用钢大多用于发动机、变速器、底盘等强度要求高的部件上，它们不仅需

要低成本、高强度、轻量化，而且仍需要环保。发动机的连杆、曲轴等部件通

过省略热处理而降低制造成本，广泛应用非调质钢，且且仍于向更高强度化发

展。

曲轴由于于轴颈圆角处进行了高频淬火，增加了强度。这样我们能够用低成本

的钢材而获得较高强度的性能。涨断式连杆的大头不进行机械加工，而进行涨

断分离加工，贴合也非常好。自动变速器内壹些零件要求耐磨性和高疲劳性能

的材料。另外仍探讨使用新材料、高浓度渗碳、喷砂等新工艺。差速器齿轮过

去使用CrMo钢，而当下添加了B进行晶界强化，仍开发了低循环疲劳强度高的

钢材。

于环保方面，欧洲比较流行使用低压渗碳、气体淬火技术。为了减少环境污染

物，仍开发了无铅材料。

3.不锈钢

由于不锈钢的耐热性和耐腐蚀性好，所以被用于发动机和排气系统的部件上。

对于单层排气管，铁素体不锈钢是最佳的选择。随着排气温度的不断上升，它

既能满足小型复杂零部件的耐热性，仍具有良好的加工性。对于薄壁化结构的

双层排气管，添加REM(稀土金属)的奥氏体不锈钢是最佳的选择。它既能提高耐

热性，又能使催化剂早期地活性化。目前这些技术均处于实用化阶段。

4.铸铁材料

铸铁廉价且形状设计自由度大、切削性好，对于复杂形状的部件，控制化学成

份和组织，能够带来优良的特性(高强度、高耐热性、高耐磨损性)。常应用于

发动机的缸体、曲轴、凸轮轴和排气管等处。缸体的轻量化除了使用