自20世(shi)紀70年(nian)代中期以來,世(shi)界上主要工(gong)業化國家,汽(qi)車(che)尤其是小(xiao)汽(qi)車(che)的生產迅速(su)發展。以美國為例,1975年(nian)小(xiao)汽(qi)車(che)產量(liang)(liang)(liang)(liang)為898.7萬(wan)輛(liang),汽(qi)車(che)保有量(liang)(liang)(liang)(liang)為1.327億輛(liang);到1985年(nian),汽(qi)車(che)產量(liang)(liang)(liang)(liang)上升(sheng)到1165.4萬(wan)輛(liang),其中轎車(che)達818萬(wan)輛(liang),汽(qi)車(che)保有量(liang)(liang)(liang)(liang)達1.686億輛(liang)。1985年(nian)全世(shi)界汽(qi)車(che)總產量(liang)(liang)(liang)(liang)達4503萬(wan)輛(liang),保有量(liang)(liang)(liang)(liang)達4.71億輛(liang)。


  2005年(nian)(nian)美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)1202萬(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),全(quan)世(shi)(shi)界(jie)(jie)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)總(zong)產(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)6772萬(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)6.5億輛(liang)(liang)(liang)。2000年(nian)(nian)以(yi)后,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)發(fa)(fa)展進(jin)入了快車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)道,每(mei)年(nian)(nian)都以(yi)兩位數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速率(lv)增(zeng)長,2006年(nian)(nian),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)(liang)達(da)(da)(da)(da)728萬(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),產(chan)(chan)量(liang)(liang)已(yi)位于(yu)世(shi)(shi)界(jie)(jie)第(di)三(san),銷量(liang)(liang)處世(shi)(shi)界(jie)(jie)第(di)二(er)(er),而2007年(nian)(nian)產(chan)(chan)量(liang)(liang)已(yi)超(chao)(chao)過(guo)880萬(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),如果加(jia)上(shang)農用(yong)(yong)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)可超(chao)(chao)過(guo)1000萬(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang),產(chan)(chan)、銷量(liang)(liang)穩居世(shi)(shi)界(jie)(jie)第(di)二(er)(er),而汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)超(chao)(chao)過(guo)5000萬(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang)。預計(ji)(ji)到(dao)2020年(nian)(nian),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)家(jia)庭轎(jiao)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)有(you)望超(chao)(chao)過(guo)1億輛(liang)(liang)(liang),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)將(jiang)超(chao)(chao)過(guo)1.6億輛(liang)(liang)(liang)。按(an)2003年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)統計(ji)(ji),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)每(mei)千(qian)人(ren)(ren)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擁有(you)量(liang)(liang)僅為15輛(liang)(liang)(liang),美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)已(yi)達(da)(da)(da)(da)850輛(liang)(liang)(liang)。汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)發(fa)(fa)展,產(chan)(chan)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)保(bao)(bao)有(you)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)(gao),產(chan)(chan)生三(san)個(ge)主(zhu)要(yao)問題。其(qi)一是(shi)能(neng)(neng)耗(hao)(hao)加(jia)大(da),2003年(nian)(nian)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)燃(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)已(yi)達(da)(da)(da)(da)6000萬(wan)(wan)噸(dun),2005年(nian)(nian)已(yi)達(da)(da)(da)(da)1.3億噸(dun),2010年(nian)(nian)可能(neng)(neng)會達(da)(da)(da)(da)到(dao)2.7億噸(dun);降低(di)燃(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)已(yi)成各國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)當(dang)務之急。二(er)(er)是(shi)環保(bao)(bao)和排放(fang)(fang)污(wu)(wu)染加(jia)重,燃(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)增(zeng)加(jia),必然帶來排放(fang)(fang)污(wu)(wu)染增(zeng)加(jia)。在(zai)(zai)通常情況下,按(an)滿(man)足(zu)(zu)歐II排放(fang)(fang)標(biao)(biao)準(zhun),汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)每(mei)消耗(hao)(hao)1噸(dun)燃(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you),將(jiang)會排放(fang)(fang)二(er)(er)氧(yang)化碳(tan) 2000 kg,NO,44.09 kg,微粒1kg,汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)排放(fang)(fang)污(wu)(wu)染也(ye)是(shi)驚人(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。三(san)是(shi)安(an)全(quan)交通事(shi)故增(zeng)加(jia),中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)每(mei)年(nian)(nian)因交通事(shi)故而造成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傷亡(wang)人(ren)(ren)數(shu)高(gao)(gao)達(da)(da)(da)(da)20萬(wan)(wan)人(ren)(ren)/年(nian)(nian),即百萬(wan)(wan)輛(liang)(liang)(liang)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)死(si)亡(wang)人(ren)(ren)數(shu)高(gao)(gao)達(da)(da)(da)(da)0.5萬(wan)(wan)人(ren)(ren)。為保(bao)(bao)證汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)工(gong)業(ye)(ye)健康(kang)發(fa)(fa)展,各國(guo)(guo)(guo)都制(zhi)定(ding)了相應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)法(fa)(fa)規(gui)(gui)。首先(xian)是(shi)如何減少(shao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)行車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao),節約能(neng)(neng)源。能(neng)(neng)耗(hao)(hao)問題首次變(bian)(bian)得尖(jian)銳(rui)源于(yu)20世(shi)(shi)紀70年(nian)(nian)代(dai)初(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石油(you)(you)(you)(you)(you)(you)危機,石油(you)(you)(you)(you)(you)(you)供應短(duan)缺和價(jia)格猛漲(zhang),迫使一些(xie)國(guo)(guo)(guo)家(jia)采取相應對策。70年(nian)(nian)代(dai)末,美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)和日本相繼制(zhi)定(ding)了內容類似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)源政(zheng)策。美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)公(gong)司平均(jun)(jun)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)法(fa)(fa)(CAFé)要(yao)求各汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)廠生產(chan)(chan)銷售(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均(jun)(jun)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)為:1978年(nian)(nian)為7.61 km/L(18mile/gal),1980年(nian)(nian)為8.46 km/L(20mile/gal),1985 年(nian)(nian)為11.67 km/L(27. 6mile/gal).在(zai)(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)價(jia)持(chi)續攀升的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)今天,這一法(fa)(fa)規(gui)(gui)更加(jia)嚴(yan)格。在(zai)(zai)美(mei)(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo),當(dang)某車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)(xing)不(bu)(bu)能(neng)(neng)滿(man)足(zu)(zu)CAFé規(gui)(gui)定(ding)時(shi),該(gai)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)廠家(jia)將(jiang)受到(dao)高(gao)(gao)額罰款,該(gai)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)買主(zhu)也(ye)將(jiang)被征(zheng)收汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)超(chao)(chao)標(biao)(biao)稅,汽(qi)(qi)(qi)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)超(chao)(chao)標(biao)(biao)稅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)起征(zheng)點為9.52km/L(22.5mile/gal);這一指標(biao)(biao)將(jiang)對整個(ge)汽(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)設計(ji)(ji)用(yong)(yong)材及(ji)其(qi)生產(chan)(chan)產(chan)(chan)生重大(da)影響;日本也(ye)于(yu)1999年(nian)(nian)規(gui)(gui)定(ding)了車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)耗(hao)(hao)限值,該(gai)限值依據車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)裝備質量(liang)(liang)不(bu)(bu)同(tong),車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)驅動(dong)形式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong),以(yi)及(ji)變(bian)(bian)速箱形式(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)而改(gai)變(bian)(bian);盡管歐洲尚(shang)無燃(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)規(gui)(gui)定(ding),但CEE規(gui)(gui)定(ding)了燃(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)試方(fang)(fang)法(fa)(fa),政(zheng)府公(gong)布每(mei)種車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)測(ce)燃(ran)(ran)(ran)油(you)(you)(you)(you)(you)(you)消耗(hao)(hao),引導用(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)購(gou)車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)意向;中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)也(ye)于(yu)2003年(nian)(nian)制(zhi)定(ding)并實(shi)施了車(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)(che)輛(liang)(liang)(liang)燃(ran)(ran)(ran)料消耗(hao)(hao)量(liang)(liang)限值方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)法(fa)(fa)規(gui)(gui)。


  汽車(che)(che)(che)(che)數量增多,車(che)(che)(che)(che)速增高,車(che)(che)(che)(che)禍增多。為(wei)保證(zheng)人員和車(che)(che)(che)(che)輛安(an)全,美(mei)國(guo)(guo)在1966年(nian)(nian)制定(ding)了聯(lian)邦汽車(che)(che)(che)(che)安(an)全標(biao)準(zhun)(Federal Motor Vehicle Safety Standard)[2].這個標(biao)準(zhun)的內容(rong)在技術上逐年(nian)(nian)加(jia)嚴。此外(wai),1970年(nian)(nian),美(mei)國(guo)(guo)、日(ri)本與西歐各國(guo)(guo)共同制定(ding)了安(an)全實驗車(che)(che)(che)(che)(Experimental Safety Vehicle)計劃(hua),并進行了幾年(nian)(nian)的研究(jiu)試制和國(guo)(guo)際交流(liu),從而得出,保證(zheng)安(an)全的一個重(zhong)(zhong)要措施(shi)是(shi)汽車(che)(che)(che)(che)構造(zao)和構件要顯著增強。例如,美(mei)國(guo)(guo)規定(ding)汽車(che)(che)(che)(che)的前保險杠必須承受(shou)在8.05 km/h(5mile/h)車(che)(che)(che)(che)速下的撞擊無任何永久變形。近年(nian)(nian)來,安(an)全法(fa)規逐年(nian)(nian)嚴格,基于有關單位(wei)的統計報告,在車(che)(che)(che)(che)輛碰(peng)(peng)(peng)撞事故中,正(zheng)(zheng)(zheng)面碰(peng)(peng)(peng)撞占49%,側(ce)面碰(peng)(peng)(peng)撞占25%,追尾(wei)(即后碰(peng)(peng)(peng))占22%.雖然側(ce)碰(peng)(peng)(peng)比例較少,但人員傷害最(zui)嚴重(zhong)(zhong)。歐美(mei)除制定(ding)了正(zheng)(zheng)(zheng)碰(peng)(peng)(peng)法(fa)規FMVSS208 和ECE R94外(wai),還制定(ding)了側(ce)面碰(peng)(peng)(peng)撞法(fa)規 FMVSS214 和ECE R95,我國(guo)(guo)2004年(nian)(nian)6月1日(ri)起實施(shi)正(zheng)(zheng)(zheng)撞法(fa)規,2006年(nian)(nian)7月1日(ri)起正(zheng)(zheng)(zheng)式實施(shi)側(ce)碰(peng)(peng)(peng)法(fa)規。


  為降低(di)(di)排(pai)(pai)放(fang)(fang),歐(ou)(ou)美均先后(hou)制定了相(xiang)關的排(pai)(pai)放(fang)(fang)法(fa)規。歐(ou)(ou)洲1993年(nian)(nian)開始實施(shi)(shi)歐(ou)(ou)I排(pai)(pai)放(fang)(fang)標(biao)準(zhun),1997年(nian)(nian)實施(shi)(shi)歐(ou)(ou)II,2000年(nian)(nian)實施(shi)(shi)歐(ou)(ou)II,2004年(nian)(nian)實施(shi)(shi)歐(ou)(ou)IV;美國于1993年(nian)(nian)制定了類同歐(ou)(ou)I的排(pai)(pai)放(fang)(fang)標(biao)準(zhun),同時提(ti)出(chu)了過渡低(di)(di)排(pai)(pai)放(fang)(fang)汽(qi)車(TLEV)、低(di)(di)排(pai)(pai)放(fang)(fang)汽(qi)車(LEV)和(he)超低(di)(di)排(pai)(pai)放(fang)(fang)汽(qi)車(ULEV)排(pai)(pai)放(fang)(fang)標(biao)準(zhun),對(dui)汽(qi)車排(pai)(pai)放(fang)(fang)提(ti)出(chu)了更高(gao)的要求;我國目前已全(quan)面實施(shi)(shi)歐(ou)(ou)II排(pai)(pai)放(fang)(fang)標(biao)準(zhun),2006年(nian)(nian)7月(yue)1日起,部分(fen)城市(shi)實施(shi)(shi)歐(ou)(ou)I排(pai)(pai)放(fang)(fang)標(biao)準(zhun)。


  降低(di)(di)(di)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)油耗(hao)雖(sui)然可(ke)以通過提高發(fa)動機效率(lv)、增加傳動效率(lv)、減少運行阻力等(deng)方法,但是根據汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)油耗(hao)和汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)重(zhong)(zhong)量成線性(xing)關系的試驗結(jie)果(guo)。,如果(guo)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)自重(zhong)(zhong)降低(di)(di)(di)10%,在其他條(tiao)件不變的情況下,則可(ke)使汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)油耗(hao)降低(di)(di)(di)8%,排(pai)放降低(di)(di)(di)4%,可(ke)見,降低(di)(di)(di)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)自重(zhong)(zhong)是降低(di)(di)(di)汽(qi)(qi)車(che)(che)(che)油耗(hao)的簡(jian)單有(you)效的方法。


  汽車質量對燃油消耗的影響可從以下分析中更一目了然地體現出來。如圖1-1所示,汽車在角度為α的坡面行駛,其行駛阻力Fwi可由方程1-1表示。



圖 1.jpg




以上各式中,m為汽車質量,p為空氣密度,Cw為風阻系數,A為汽車迎風截面積,vx為車速,g為重力加速度,ax為汽車加速度,KR為上坡阻力系數,Km為加速度阻力系數,將方程1-2~1-5代人方程1-1,可得:


1.jpg



  方程1-6表明:汽車的運動阻力與汽車質量密切相關(guan),通常當車型設計完(wan)成(cheng)后(hou),風阻便可固定,則(ze)車子的運行(xing)阻力(也(ye)即燃油消(xiao)耗)與車子的自(zi)身質量(liang)呈線(xian)性關系。


  從汽車制造、使用中耗能的統計結果來看假定一部小汽車“一生”所耗能量為12.56×108kJ(3×108kcal),則行駛占82%,制造材料占10%,加工工藝占5%,輪胎占2%,潤滑油占1%.可以看出,減少汽車自重從而降低使用中油耗的重要意義。因此,美國汽車的自重自1974年以來,已經迅速下降,例如:1977年轎車平均重量為1900 kg,1985年下降到1360kg.汽車自重的這種明顯的變化只有通過各種構件用材的變化才可能實現。


  有(you)趣的(de)(de)(de)是(shi)(shi),降低(di)燃油(you)消耗和排放,要(yao)求汽(qi)車(che)輕量化(hua)(hua),降低(di)自重(zhong)(zhong);而近年來,由(you)于汽(qi)車(che)功能提升(sheng),安(an)全(quan)性(xing)增(zeng)加(jia),舒適性(xing)改善(shan),增(zeng)加(jia)了許(xu)多安(an)全(quan)件(jian)、自動化(hua)(hua)附(fu)件(jian)和相關(guan)的(de)(de)(de)舒適性(xing)附(fu)件(jian),這些又使汽(qi)車(che)自重(zhong)(zhong)有(you)增(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)趨勢。但是(shi)(shi),如果(guo)不是(shi)(shi)輕量化(hua)(hua)材(cai)料和技術的(de)(de)(de)應用(yong),汽(qi)車(che)自重(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)量將會更大,汽(qi)車(che)自重(zhong)(zhong)變化(hua)(hua)的(de)(de)(de)趨墊(dian)見圖1-2。


圖 2.jpg


 減輕汽(qi)(qi)車自重可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)密度低的(de)(de)(de)(de)鋁合(he)(he)(he)金(jin)、塑料(liao)以(yi)及纖維增強復(fu)(fu)合(he)(he)(he)材料(liao)。但這為(wei)些材料(liao)與低合(he)(he)(he)金(jin)高(gao)強度鋼(gang)相(xiang)比(bi)(bi),尤其(qi)和(he)(he)近年發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)先進高(gao)強度鋼(gang)相(xiang)比(bi)(bi),不只制造過程耗能多、工藝復(fu)(fu)雜,而且現階段的(de)(de)(de)(de)價格也較高(gao)。根據我國(guo)及美(mei)國(guo)有關部門(men)進行的(de)(de)(de)(de)德爾菲(Delphi)預測,為(wei)了(le)減少能源(yuan)消耗,汽(qi)(qi)車工業用(yong)材近期(qi)仍以(yi)鋼(gang)為(wei)主,中期(qi)可(ke)能發展(zhan)鋁合(he)(he)(he)金(jin),遠(yuan)期(qi)才發展(zhan)工程塑料(liao)和(he)(he)復(fu)(fu)合(he)(he)(he)材料(liao)。這和(he)(he)Compoton.對美(mei)國(guo)汽(qi)(qi)車材料(liao)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)預測是一致的(de)(de)(de)(de)。1970年Compoton指出,即使到1985年,汽(qi)(qi)車工業中鋼(gang)鐵的(de)(de)(de)(de)用(yong)量還會占70%以(yi)上(shang),而且高(gao)強度鋼(gang)材的(de)(de)(de)(de)用(yong)量會有顯(xian)著增加。


2001年美國(guo)典型(xing)家庭轎車用(yong)材(cai)的(de)構成(cheng):鋼54%,鑄鐵(tie)10%,鋁合(he)(he)金(jin)8%,橡膠和(he)玻(bo)璃7%,鎂合(he)(he)金(jin)0.3%,其他12.7%,而高強(qiang)度鋼的(de)用(yong)量迅(xun)速增加,在(zai)國(guo)際鋼鐵(tie)協會組織的(de)全世界34家鋼鐵(tie)公司和(he)相關(guan)汽(qi)車行業的(de)輕量化項(xiang)目ULSABAVC白車身(BIW)的(de)開發中,高強(qiang)度鋼用(yong)量已達90%以上(shang),這些(xie)數(shu)據和(he)上(shang)述(shu)的(de)預測趨勢相一致。


 在(zai)(zai)一部汽車(che)中,鋼(gang)板的(de)(de)(de)(de)質量(liang)占車(che)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)83%以(yi)上(shang)。因此,采用(yong)低合金高強度鋼(gang)板代替傳統的(de)(de)(de)(de)低碳鋼(gang)板,對減輕汽車(che)自重、降低油耗、提高汽車(che)構件強度、保證安(an)全行(xing)駛(shi)都具有重要(yao)的(de)(de)(de)(de)意義。正如(ru)Nitto等人在(zai)(zai)1981年所指出(chu)的(de)(de)(de)(de):“現在(zai)(zai)可以(yi)毫不夸張(zhang)地說,如(ru)何利用(yong)高強度鋼(gang)板已(yi)經成為(wei)影響80年代小汽車(che)制造全局的(de)(de)(de)(de)關鍵技術(shu)問題。”基于(yu)最近幾年的(de)(de)(de)(de)試驗結果和所進行(xing)的(de)(de)(de)(de)理論分析,高強度鋼(gang)板的(de)(de)(de)(de)應用(yong)及其在(zai)(zai)各類汽車(che)零、部件中的(de)(de)(de)(de)應用(yong)總結于(yu)表1-1。


表 1.jpg


 由表中關(guan)系方(fang)程可(ke)以(yi)(yi)(yi)看出:除疲勞強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)外,其他各性能均正比于板材(cai)厚(hou)(hou)度(du)和相應的(de)(de)(de)材(cai)料性能(抗拉(la)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)、流變應力和彈性模量(liang))。如(ru)果(guo)(guo)材(cai)料強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)提高(gao)(gao),在所要求(qiu)的(de)(de)(de)性能不變或略有提高(gao)(gao)的(de)(de)(de)前提下,則(ze)(ze)板材(cai)構件(jian)(jian)厚(hou)(hou)度(du)可(ke)以(yi)(yi)(yi)減薄,因而可(ke)以(yi)(yi)(yi)降低(di)構件(jian)(jian)重(zhong)量(liang)。以(yi)(yi)(yi)承(cheng)受大(da)變形的(de)(de)(de)保(bao)險杠加(jia)強(qiang)(qiang)(qiang)體為例(li),該(gai)零(ling)件(jian)(jian)在使用(yong)(yong)中承(cheng)受大(da)的(de)(de)(de)撞擊載(zai)荷,希望(wang)具有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)壓潰(kui)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)。厚(hou)(hou)度(du)、強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)和壓潰(kui)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)之間的(de)(de)(de)關(guan)系方(fang)程為P.cct(σb)”,n=1/2如(ru)以(yi)(yi)(yi)厚(hou)(hou)度(du)t=5mm的(de)(de)(de)普通碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao),設低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)σb=280 MPa,則(ze)(ze)P,=84K(K為常(chang)數);如(ru)采(cai)用(yong)(yong)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)σb=430 MPa的(de)(de)(de)SAE950X制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao),P.保(bao)持不變,則(ze)(ze)厚(hou)(hou)度(du)可(ke)減為4mm或重(zhong)量(liang)可(ke)降低(di)20%;如(ru)采(cai)用(yong)(yong)σb=600 MPa的(de)(de)(de)SAE980X制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao),P,不變,則(ze)(ze)厚(hou)(hou)度(du)可(ke)減至(zhi)3.4mm,重(zhong)量(liang)可(ke)減少(shao)30%;如(ru)仍用(yong)(yong)SAE980X制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao),但重(zhong)量(liang)只降低(di)20%,則(ze)(ze)P.可(ke)提高(gao)(gao)到(dao)98K.這(zhe)個例(li)子說明了采(cai)用(yong)(yong)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)優越性。這(zhe)和文獻中所列的(de)(de)(de)采(cai)用(yong)(yong)屈(qu)服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)為350 MPa的(de)(de)(de)HSLA鋼(gang)(gang)(gang)代(dai)替低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)可(ke)分別使前梁、發(fa)動機(ji)支架、保(bao)險杠加(jia)強(qiang)(qiang)(qiang)體、保(bao)險杠、門、發(fa)動機(ji)內(nei)外蓋板等構件(jian)(jian)板厚(hou)(hou)減少(shao)15%~25%的(de)(de)(de)計算結果(guo)(guo)是一致的(de)(de)(de)。因此,采(cai)用(yong)(yong)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)鋼(gang)(gang)(gang)板制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)車身構件(jian)(jian),可(ke)以(yi)(yi)(yi)減少(shao)板材(cai)厚(hou)(hou)度(du),降低(di)構件(jian)(jian)重(zhong)量(liang),從而節約行駛油耗,并保(bao)證安全運輸。


文(wen)獻指出:采用高(gao)強(qiang)度(du)鋼和先(xian)進高(gao)強(qiang)度(du)鋼,還有利于提高(gao)乘用車(che)白(bai)(bai)車(che)身的彎(wan)曲剛度(du)、扭轉剛度(du)以及相應的振動頻率,從(cong)而有利于降低(di)白(bai)(bai)車(che)身的NVH性能。