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近年來(lái)，北美地區(qū)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁，嚴(yán)苛的油耗法規(guī)推動(dòng)了高強(qiáng)鋼和鋁合金等輕量化材料的顯著增長(zhǎng)，也使輕量化非鋼材料對(duì)鋼鐵材料的沖擊比全球其他地區(qū)都要強(qiáng)烈。鋼鐵企業(yè)正在深挖鋼材的潛力，聯(lián)手汽車(chē)制造商開(kāi)發(fā)質(zhì)量更輕、強(qiáng)度更高的鋼材及其加工應(yīng)用技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)車(chē)身及零部件各方面的輕量化，努力維持鋼在汽車(chē)材料市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。

嚴(yán)苛法規(guī)推動(dòng)輕量化材料發(fā)展

鋁材等輕量化材料應(yīng)用增加。2012年8月，奧巴馬政府發(fā)布了2025年企業(yè)平均燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)的最終版本。按照新法規(guī)，美國(guó)各車(chē)企2017年～2025年款新車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性平均值應(yīng)達(dá)到54.5英里/加侖，約合4.3升/百公里，比當(dāng)前水平提高了近一倍。嚴(yán)格的排放法規(guī)是推動(dòng)汽車(chē)業(yè)以鋁替代鋼的主要推動(dòng)因素，特別是在北美市場(chǎng)，美國(guó)汽車(chē)鋁材的使用比重正在明顯增加。

北美汽車(chē)市場(chǎng)中，鋁合金是僅次于鋼鐵的最常用材料，除了全鋁車(chē)身之外，更多地應(yīng)用在車(chē)門(mén)板、車(chē)頂板、后備箱門(mén)等部位。據(jù)報(bào)道，福特將在2017年生產(chǎn)超過(guò)100萬(wàn)輛采用鋁制車(chē)身的汽車(chē)。福特已經(jīng)宣布其新款全鋁車(chē)身F-150皮卡的年產(chǎn)能規(guī)劃為65萬(wàn)輛。根據(jù)鋁業(yè)制造巨頭諾貝麗斯的預(yù)測(cè)，2016年北美汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)于鋁材料的需求將激增4倍。據(jù)神戶制鋼預(yù)計(jì)，北美地區(qū)汽車(chē)行業(yè)的鋁板需求將從目前的10萬(wàn)噸/年增至2020年的100萬(wàn)噸/年。

同時(shí)，北美是世界上汽車(chē)鎂合金用量最大的地區(qū)，正在使用和研制的鎂合金汽車(chē)零部件有100多種，包括轉(zhuǎn)向盤(pán)、離合器、傳動(dòng)外殼、輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、行李箱蓋板等。但由于耐腐蝕性差、生產(chǎn)工藝技術(shù)不成熟、材料成本高等原因，鎂合金在汽車(chē)上的應(yīng)用發(fā)展相對(duì)比較緩慢。美國(guó)汽車(chē)材料協(xié)會(huì)（USAMP）預(yù)計(jì)，到2020年北美生產(chǎn)的每輛汽車(chē)鎂合金用量約達(dá)到160kg。

此外，高強(qiáng)度、輕質(zhì)量的碳纖維材料成為汽車(chē)業(yè)的“新寵”。碳纖維強(qiáng)度可達(dá)到鋼鐵的10倍，但重量?jī)H為鋼鐵的1/4。不過(guò)，由于材料成本高，量產(chǎn)工藝不成熟，碳纖維僅集中應(yīng)用于高端跑車(chē)、運(yùn)動(dòng)賽車(chē)和一些高端越野車(chē)上。目前，德國(guó)寶馬、奧迪和美國(guó)通用等汽車(chē)制造商都已推出使用碳纖維部件的新車(chē)型，并對(duì)進(jìn)一步擴(kuò)大這一新材料的應(yīng)用范圍興趣濃厚。

高強(qiáng)鋼需求快速增長(zhǎng)。作為汽車(chē)生產(chǎn)的主要原材料，鋼在不斷改進(jìn)以適應(yīng)各種設(shè)計(jì)變化的挑戰(zhàn)，尤其是高強(qiáng)度鋼的成功開(kāi)發(fā)，更好地解決了輕量化與安全、成本之間的矛盾。與鋁合金、鎂合金和碳纖維等輕量化材料相比，高強(qiáng)鋼具有優(yōu)異的性價(jià)比，而且可以利用現(xiàn)有的汽車(chē)生產(chǎn)設(shè)備，節(jié)約投資。在各種輕量化材料中，高強(qiáng)度鋼板除在輕量化方面效果略弱外，在使用性能、成本和節(jié)能減排等方面均具有顯著優(yōu)勢(shì)。因此，從綜合性能和成本來(lái)看，鋼在汽車(chē)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位不會(huì)動(dòng)搖，通過(guò)提高鋼材的強(qiáng)度等性能實(shí)現(xiàn)輕量化仍是許多汽車(chē)企業(yè)的重點(diǎn)選擇。

近兩年來(lái)，全球鋼鐵市場(chǎng)整體低迷，但美國(guó)鋼鐵市場(chǎng)表現(xiàn)較好，汽車(chē)、能源和建筑業(yè)的復(fù)蘇是鋼鐵需求增長(zhǎng)的主要原因。從近兩年來(lái)美國(guó)鋼鐵消費(fèi)行業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看，汽車(chē)行業(yè)為美國(guó)鋼材消費(fèi)的第二大行業(yè)，用鋼量占美國(guó)鋼材發(fā)貨量的25%左右。隨著美國(guó)經(jīng)濟(jì)和美國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的復(fù)蘇回升，汽車(chē)用鋼將迎來(lái)持續(xù)增長(zhǎng)，也因此成為各大鋼鐵企業(yè)競(jìng)相投資布局的熱點(diǎn)區(qū)域。

以高強(qiáng)鋼為主體的多材料輕量化組合成為發(fā)展方向。北美國(guó)際汽車(chē)展是全球五大車(chē)展之一，展示的新產(chǎn)品和新技術(shù)代表著全球汽車(chē)工業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。2014年，北美國(guó)際汽車(chē)展的一個(gè)重大產(chǎn)業(yè)變革是各車(chē)企相繼推出或研發(fā)更輕型的車(chē)身及零部件，傳統(tǒng)鋼鐵材料仍然占據(jù)主流，高強(qiáng)鋼得到大量應(yīng)用；同時(shí)，鋁合金、鎂合金和碳纖維等輕量化材料的應(yīng)用明顯增加。

“多材料組合的輕量化結(jié)構(gòu)和合適的材料用于合適的部位”成為未來(lái)輕量化選材的發(fā)展方向。如車(chē)展上亮相的福特F-150新車(chē)型（連續(xù)32年蟬聯(lián)美國(guó)最暢銷(xiāo)車(chē)型），車(chē)架采用高強(qiáng)度鋼，車(chē)身大面積采用鋁材料，每輛可最多減輕700磅，從而使行駛性能和燃效得到提升。

鋼企積極迎戰(zhàn)替代材料沖擊

嚴(yán)苛的油耗法規(guī)使得在以美國(guó)為代表的北美地區(qū)，鋁合金等輕量化材料對(duì)鋼材的沖擊比其他區(qū)域都要強(qiáng)烈。近年來(lái)，北美各大鋼鐵企業(yè)如安米、新日鐵住金、美國(guó)鋼鐵公司等，一方面紛紛增加產(chǎn)能應(yīng)對(duì)快速增長(zhǎng)的汽車(chē)板市場(chǎng)，另一方面積極同諸如國(guó)際鋼協(xié)下屬的國(guó)際汽車(chē)用鋼組織和美國(guó)鋼協(xié)下屬的美國(guó)鋼鐵市場(chǎng)發(fā)展研究所這樣的組織一起努力，與汽車(chē)制造商開(kāi)展密切合作，研制和發(fā)展輕質(zhì)、高強(qiáng)度的汽車(chē)鋼板及其輕量化應(yīng)用技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)車(chē)身及零部件各方面的輕量化，努力維持鋼在汽車(chē)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。

安米與新日鐵住金。安米和新日鐵住金在北美市場(chǎng)深耕多年，近年來(lái)更結(jié)成聯(lián)盟積極擴(kuò)建北美產(chǎn)能，加強(qiáng)區(qū)域汽車(chē)板市場(chǎng)控制。在美國(guó)，新日鐵住金與安米在印第安納州建立了2家合資企業(yè)，I/NTek和I/NKote公司。I/NKote擁有一條年產(chǎn)能50萬(wàn)噸連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線和年產(chǎn)能45萬(wàn)噸電鍍鋅生產(chǎn)線，I/NTek擁有年產(chǎn)能170萬(wàn)噸連續(xù)冷軋機(jī)和一條年產(chǎn)能120萬(wàn)噸連續(xù)退火生產(chǎn)線。2013年11月底，新日鐵住金和安米共同收購(gòu)了2010年投產(chǎn)的蒂森美國(guó)阿拉巴馬州卡爾弗特廠，于2014年2月開(kāi)始合資業(yè)務(wù)。此次收購(gòu)確保了正在美國(guó)加速擴(kuò)張的日系車(chē)企對(duì)高端鋼材日益增加的需求。該廠年產(chǎn)能為熱軋鋼板約530萬(wàn)噸、酸洗冷軋鋼板約250萬(wàn)噸、熱浸鍍鋅鋼板約140萬(wàn)噸。其汽車(chē)車(chē)身和其他用途的耐用鋅涂層鋼板年產(chǎn)能可滿足美國(guó)市場(chǎng)需求的近30%。

安米和新日鐵住金都擁有先進(jìn)的汽車(chē)高強(qiáng)鋼產(chǎn)品，近年來(lái)，雙方更強(qiáng)化先進(jìn)高強(qiáng)鋼材料、工藝、裝備、技術(shù)等綜合解決方案的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。安米在北美地區(qū)發(fā)起汽車(chē)鋼材解決方案“S-inmotion”項(xiàng)目，其整合多樣化解決方案超過(guò)60項(xiàng)，包含壓力硬化鋼（PHS）和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS），還包括在最先進(jìn)激光拼焊和熱成型技術(shù)基礎(chǔ)上改良的汽車(chē)白車(chē)身、門(mén)蓋、底盤(pán)輕量化解決方案，能夠極大地減輕車(chē)身的重量并節(jié)約車(chē)輛能耗，在保證強(qiáng)度和安全的前提下，能使5門(mén)中型車(chē)的43個(gè)汽車(chē)關(guān)鍵部件減重22%，輕量化潛力可達(dá)到25%，二氧化碳減排達(dá)到14%。

美國(guó)鋼鐵公司。美國(guó)鋼鐵公司是北美重要的汽車(chē)用鋼生產(chǎn)企業(yè)，其目標(biāo)客戶主要為福特、通用、克萊斯勒，產(chǎn)品銷(xiāo)售額占美國(guó)汽車(chē)用鋼市場(chǎng)的10%左右。針對(duì)北美的汽車(chē)用鋼市場(chǎng)，該公司分別與浦項(xiàng)、神戶制鋼等國(guó)外先進(jìn)鋼鐵企業(yè)建立合資公司，范圍包括冷軋、鍍鋅和鋼材深加工等，加強(qiáng)技術(shù)協(xié)作和產(chǎn)品升級(jí)。其中，與日本神戶制鋼合資的PRO-TEC鍍層公司，擁有2條汽車(chē)用熱浸鍍鋅鋼板生產(chǎn)線，是美國(guó)先進(jìn)高強(qiáng)鋼生產(chǎn)的領(lǐng)先者，主要生產(chǎn)汽車(chē)用先進(jìn)高強(qiáng)鋼和家電用鋼。該公司已經(jīng)成功研發(fā)980MPa級(jí)的熱鍍鋅雙相鋼，并在一款日產(chǎn)汽車(chē)的B柱上試用。

同時(shí)，美國(guó)鋼鐵公司設(shè)立了專(zhuān)門(mén)的汽車(chē)用鋼中心---密歇根州特洛伊的汽車(chē)研究中心，主要從事汽車(chē)用新鋼種和新工藝的開(kāi)發(fā)，并參與政府發(fā)起的長(zhǎng)期汽車(chē)鋼研究項(xiàng)目，目前，研發(fā)重點(diǎn)和方向是汽車(chē)輕量化用先進(jìn)高強(qiáng)鋼的開(kāi)發(fā)。

面對(duì)其他材料積極搶占汽車(chē)用材市場(chǎng)的挑戰(zhàn)，美國(guó)鋼鐵公司一方面加強(qiáng)同汽車(chē)制造廠合作研究采用鋼材的解決方案，另一方面加強(qiáng)了高強(qiáng)度鋼生產(chǎn)體系的投資。該公司已經(jīng)設(shè)計(jì)了一輛完全能夠滿足燃油經(jīng)濟(jì)性要求的中型轎車(chē)的鋼質(zhì)車(chē)身，鋼材選用公司的第三代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼。2013年，美國(guó)鋼鐵公司和神戶制鋼公司正式啟動(dòng)了合資廠PRO-TEC涂層公司年產(chǎn)50萬(wàn)噸的新連退線，將生產(chǎn)強(qiáng)度級(jí)別高于590MPa的新一代先進(jìn)高強(qiáng)鋼（AHSS）和超高強(qiáng)鋼（UHSS），幫助汽車(chē)生產(chǎn)商達(dá)到乘用汽車(chē)燃料54.5英里/加侖標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格保持客戶所需的安全標(biāo)準(zhǔn)。

美國(guó)政府也意識(shí)到了高強(qiáng)度鋼的重要性。2012年，美國(guó)能源部投入600萬(wàn)美元，資助發(fā)展輕量化的第三代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS）的研究項(xiàng)目。項(xiàng)目所設(shè)定的先進(jìn)高強(qiáng)鋼性能指標(biāo)共包括兩個(gè)級(jí)別，其指標(biāo)分別設(shè)為1200MPa/30%（抗拉強(qiáng)度/延伸率）和1500MPa/25%，并且還須具有成本優(yōu)勢(shì)。這些非正式的性能指標(biāo)均極具挑戰(zhàn)，可能隨著第三代AHSS的發(fā)展而調(diào)整，并對(duì)鋼鐵的發(fā)展起到指導(dǎo)作用。

在鋼材產(chǎn)品強(qiáng)度和性能提升的同時(shí)，激光拼焊、液壓成型、熱成型和滾壓成型等汽車(chē)板深加工技術(shù)也競(jìng)相發(fā)展升級(jí)，形成輕量化技術(shù)組合，使得基于高強(qiáng)度汽車(chē)板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的輕量化車(chē)身更具競(jìng)爭(zhēng)力。

綜上所述，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，鋼板仍是汽車(chē)車(chē)身的首選材料。但面對(duì)鋁合金等輕型新材料更大規(guī)模的來(lái)襲，鋼鐵企業(yè)需要加快自我突破式的研究和技術(shù)進(jìn)步，從而使鋼鐵材料在綜合性能上不斷躍上新的臺(tái)階，為汽車(chē)輕量化起到越來(lái)越主導(dǎo)的作用。鋼鐵企業(yè)與下游汽車(chē)企業(yè)要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域的交流與合作，研發(fā)適應(yīng)新車(chē)型開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)要求的新材料，開(kāi)發(fā)新材料應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)和突破性技術(shù)，共同推動(dòng)汽車(chē)輕量化和高強(qiáng)度鋼板應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步。

（信息來(lái)源：中國(guó)冶金報(bào)）