研發了20年，解密美國領先世界的超級鋼板製造技術

編者語

汽車的車架結構通常都由鋼板材料衝壓而成，但隨著各國對汽車燃效的要求日漸嚴苛，汽車行業不得不尋求新的材料方案。汽車業內的材料專家和學術界人士一直在致力於開發所謂的第三代高強度鋼——

即具有足夠的物理強度，又擁有良好的成型性。

文/ 國際金屬在線

3年前，可以顯著提升鋼材輕量化能力，由NanoSteel與AK鋼鐵公司經過多年研發並聯合生產的最新一代高強度鋼（AHSS）交付通用汽車用於初期測試，該新型鋼板為汽車製造商提供了材料性能的新標準，勢必將加速車輛輕量化趨勢，讓製造商無需太多成本即可滿足全球日益嚴格的燃油經濟法規要求。

這次革命性的改變是它可以同時兼顧強度與延展性，可以達到1200Mpa抗拉強度同時也擁有50%的延伸率，它克服了傳統鋼板兩者不能兼顧的弊端。高強度特性使設計師能使用更薄的材料來設計部件，使其變得更輕，而高延伸性可以使製造商無需訴諸昂貴的加工技術、員工再培訓或額外資金就可生產出新設計的部件。兩種性能的獨特結合也讓工程師有更多設計空間可以創造出新穎的部件形狀，從而進一步減輕汽車重量。

圖：第三代AHSS鋼板的抗拉強度與延展性

如NanoSteel首席執行官David Paratore所講，很多性能出眾的高級材料要麼因為太難使用，要麼因為製造成本太高，最後都被棄之不用。但NanoSteel高級高強度鋼另一個優勢在於它極易於生產——使用傳統合金元素和標準的鋼板坯連鑄設備，而且又易於使用——在室溫下就可以進行部件衝壓與成型，無需投入或正佳另外的製造設備，如“熱”衝壓件設備。

圖：AHSS鋼板生產流程

NanoSteel是一種擁有納米結構的鋼鐵合金，納米鋼材在環境溫度下具有很好的延展性，普通高強度鋼在環境溫度下非常脆，也就是說，納米鋼材擁有高強度鋼所沒有的冷成型（cold-forming）屬性。

圖：不同熱處理狀態下的晶間結構

NanoSteel納米合金鋼開發過程總共經歷了20年左右，在研發過程中，其團隊遇到了各種技術難題，如工程師將注意力集中在高強度鋼的冷成型特性上時，他們發現，要提升這一能力則必須犧牲鋼材的強度，一直到他們發現了納米結構的形成機理，這種結構同時可消除鋼材料的脆性，而且這種鋼材料使用的是傳統生產工藝並避免了使用特殊的合金材料。

圖：高強度納米結構的形成

從2012年以來，NanoSteel陸續開發出了強度/拉伸率分別為950MPa/35%、1200MPa/30%、1600MPa/15%和1200Mpa/50%的高強度鋼。相信NanoSteel鋼板的出色性能將使汽車製造商能以經濟的方式滿足不斷變化的汽車設計要求，並在材料選擇的戰場中開啟鋼材料競爭優勢的新時代。