高强钢应用：进入快速增长和“同刚度设计”阶段——访安钢集团兆通型钢科技有限公司总经理冯振华

本刊记者 肖献法 杜红武

商用车行业喊了多年的轻量化，在一些钢企的不懈努力和积极推动下正落地生根。近年来，河南安阳钢铁集团和安钢兆通型钢科技有限公司(下简称：安钢兆通)正将高强钢在我国专用汽车(及挂车)领域的应用规模由小变大，态势喜人。这主要归功于它一直秉承的专心化生产、专家式服务和主动式出击，以及产业界和市场越来越多地对轻量化、对高强钢、对安钢、对兆通的认知、认可、接受乃至欢迎。

2013中国国际商用车展期间，安钢兆通总经理冯振华做客商用汽车会客室时，介绍了其高强钢在半挂车、自卸车及其他专用汽车领域的最新应用情况，并提出了“轻量化同刚度设计”理念。

“高强钢轻量化设计”已形成一股浪潮

冯振华介绍，安钢兆通高强钢进入商用车行业已有4年，市场方面几乎是从零开始，然后一点点拓展，至今已取得了不错的成绩，且发展势头良好。2013年1—9月，安钢兆通高强钢销量同比增长50%～60%，其中半挂车用高强钢同比增长55%～65%，自卸车用高强钢增长50%左右，还有其他车型也都开始采用。其高强钢在细分市场的发展速度，明显高于国内半挂车、自卸车市场发展速度，这说明高强钢正在越来越多地替代普通钢。

冯振华分析，公路半挂车推广应用高强钢正全面提速；坑口半挂车、坑口自卸车以及其他非公路运输车从业者，原来对轻量化不重视，因为它不计重收费、没有罚款。但2013年以来，随着油价不断攀升和运营成本的提高，这些用户也都开始注重车辆的轻量化设计。目前，不论是自卸车还是半挂车，其车体打上“高强钢轻量化设计”字样已成为不少企业拓展市场的招牌。总的来看，轻量化设计已俨然形成了一股浪潮，非计重收费车辆也已进入轻量化时代，因此，近年来国内对高强钢的应用总量上升较快。

步半挂车后尘，自卸车应用高强钢势头看好

高强钢在半挂车上的推广应用起步较早、进度也快。冯振华认为，这主要在于半挂车用于长途运输，耗油量大，计重收费，行驶距离长。目前，国内半挂车行业应用高强钢的典型代表当属河南中集华骏。他说，中集华骏采用高强钢轻量化设计的半挂车比例，2010年占15%，2012年则上升到40%～50%，2013年更是增长到85%；其自卸车(货箱等)的部分品种也广泛采用了高强钢。

另据中集华骏技术人员介绍，中集华骏已连续10年保持全国半挂车产销量第一。最好的一年，2010年销售半挂车22000辆，其他车辆14000辆，合计36000辆。近两三年，受大环境影响，销量虽有所下降，但产品和服务的质量不仅不能降，而且还要努力提升，为用户带来超值回报。近年通过采用高强钢轻量化设计，继续保持了半挂车、自卸车等产品在行业的绝对优势。

冯振华介绍，相比半挂车，自卸车采用高强钢轻量化设计的速度要慢一些，目前的主要表现是区域性较强，比如十堰驰田汽车公司、三门峡骏通车辆公司等做得都比较好，2013年市场都能实现20%以上的增长。驰田公司采用安钢兆通高强钢材料的自卸车已销往全国各地，并在每辆车的下边梁上打上“高强度钢”等字样。

提出“轻量化同刚度设计”概念

除了介绍这些基本情况之外，冯振华还提出了“轻量化同刚度设计”理念。他认为，高强钢在专用汽车(挂车)领域的应用现已进入第二阶段。第一阶段是车辆只有特殊部位采用高强钢，如半挂车车架的大梁，而其边梁、副梁、底板等仍采用普通钢。随着近年安钢兆通联手中集华骏对半挂车进行的结构优化，其应用已进入第二阶段，即实现“全面的同刚度轻量化设计”，要求总成部件的每个部位全面或尽量都采用或不同强度、不同结构的高强钢进行轻量化设计，以实现每个部位的“同刚度”设计，从而达到真正、全面的轻量化。冯振华进而解释，在轻量化设计过程中，要严格根据承载部位的刚度需要，来考量用多厚、什么强度和什么结构的高强钢材料，而不是简单地把原来材料变成更薄的高强钢材料，也不是简单地替代原来的所有普钢。也就是说，通过同刚度设计，各取所需，实现最高的轻量化设计水平。

他总结说，现在以中集华骏为代表，采用高强钢轻量化设计的水平已进入第二阶段，而不太重视轻量化设计的厂家正在从第一阶段向第二阶段迈进。显著变化还有，现在一些新建、扩建的厂房也在配备高强钢加工设备。他举例说，此次参展的中集华骏超轻型仓栅式半挂车，材料全面升级为“同刚度设计”的高强钢材料，不仅自质量大为减轻(11.5 m自质量仅6.16 t)，同时使车辆的整体刚性大为提高，车架变形小、轮胎磨损低。

中集华骏技术人员向记者介绍，中集华骏和安钢兆通共同开发了许多部件产品，如纵剪条板做上翼板和下翼板，原来都采用热轧扁钢(小钢厂对质量控制不稳定)。“骏龙”锁杠仓栅式半挂车底盘，无论是纵梁、横梁、边梁、W贯穿梁及底板均是采用700 MPa级别的高强度钢，全面升级为“轻量化同刚度设计”。采用轻量化同刚度设计的该半挂车，一年半不用轮桥定位，而一般车辆三四个月就需要做定位，因此该车的二手车价格要比其他车辆能多卖2万元左右。

据悉，安钢生产的高强钢板都是经过高端设备轧出来的，纯度高、稳定性好、坚固，有一定的加工难度。安钢兆通作为安钢集团旗下延伸加工企业，拥有国内领先的纵剪收卷开平联合生产线和辊压成形生产线，具有年精深加工高强钢45万t的能力，其中AG700L系列高强度、轻量化汽车专用钢板是其主导产品。

逐步淘汰“憨大笨粗”，主机厂也开始尝试

我国以前的汽车设计沿袭的基本是前苏联“憨大笨粗”模式，而随着我国冶金、汽车、机械加工等领域的进步，汽车通过采用轻量化材料(如高强钢和铝合金等)和轻量化结构，来实现自质量明显降低已成为现实。尤其近年在节能减排的号召下，汽车尤其专用汽车、挂车行业的设计理念正在发生深刻变化。

近年来在半挂车带动下，一些专用汽车、自卸车制造企业和用户对高强钢轻量化的认识也在逐步加深，从陌生到接触，再到获得实惠。例如，罐式车方面，国家标准对某些车型有最小壁厚规定，普钢Q345能达到要求的，企业就不去采用高强钢；但没有壁厚规定的，一些企业则已向高强钢迈进，如与安钢兆通合作的随州几家企业，用壁厚3.8代替5.0(mm)，3.0代替4.0(mm)等已开始大面积应用。不过，除了半挂车和自卸车，以及臂架式专用汽车，其他多数车型对高强钢的应用仍停留在初级阶段，例如，目前市政环卫车辆等对高强钢轻量化设计还没有迫切需求。

关于一直关注钢材应用大户——重型卡车底盘，何时采用高强钢轻量化设计，冯振华认为，在材料更替方面，相比改装车和半挂车企业，主机厂表现得更为谨慎，它们只有通过一个时期的验证才可能大批应用。安钢兆通已经与国内不少主机厂展开了接触，或探讨使用或已开始合作。例如，山西大运汽车已做了一批采用强度700 MPa级别的大梁，不同程度地减薄了材料厚度，但还未大批量生产。再有，陕西重汽已做了20辆采用高强钢的轻量化牵引车大梁，已于2013年初投入使用。还有，陕西重汽的宽体矿用自卸车80矿卡，作为陕汽新品，其大梁、副梁、箱体全都采用安钢兆通的高强钢产品，可装载100 t左右。现在20辆80矿卡正在矿坑试运营，通过验证后下一步进行大批量生产。

冯振华认为，只有汽车底盘也实现轻量化，才算是汽车全面的轻量化。

相关介绍

关于强度、刚度、硬度

据资料，强度是指部件(材料)在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力，是衡量部件承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标，一般针对材料自身而言，其大小与材料本身的性质及受力形式有关，可分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。刚度是指部件在受力时抵抗弹性变形的能力，是衡量部件产生弹性变形难易程度的指标，也是衡量部件质量的重要指标，其大小取决于部件的几何形状和材料种类(即材料的弹性模量)。硬度是指部件局部抵抗硬物压入其表面的能力，是衡量部件软硬程度的性能指标。通俗讲，强度是抵抗破坏的能力，强调的是可靠性，即不能失效；刚度是抵抗变形的能力，强调的是不变形或变形小；硬度是侵入其它物体的能力(也是不被其它物体侵入的能力)，强调的是能侵入和不被侵入。

同强度(材料)或同几何结构形状下，材料太厚了达不到轻量化目标，太薄了达不到刚度要求。而通过采用不同强度的材料和不同的几何结构形状，可以实现部件同样的刚度。