看镁合金等轻质新材料的崛起如何影响钢铁业【转帖】

老翻砂匠

当前，汽车行业正发生着一场关于轻量化的深刻变革，这场变革对钢铁企业、钢铁产品提出了多方面的要求。面对这场变革，中国钢铁业将如何应对？我们从汽车、钢铁两个行业的角度入手，对汽车轻量化的实现方式、材料的选择、应用等方面进行了较为深入的研究。希望能为我国相关钢铁企业抓住变革机遇，与汽车制造企业共同实现转型发展提供参考。

轻量化，汽车业在行动

为实现《节能与新能源汽车产业发展规划（2012年~2020年）》提出的2020年乘用车燃料消耗量达到5升/100公里的目标，今年我国完成了乘用车燃料经济性第四阶段标准的起草，包括《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》两项标准草案，并计划于2016年开始实施。

按《乘用车燃料消耗量限值》《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》，到2020年，重量在980公斤~1090公斤的传统轿车百公里油耗将降到4.5升。

不仅是我国，世界一些重要经济体都明确了汽车节油减排的目标：日本提出到2020年乘用车平均燃料经济性水平达到每升油行驶20.3公里，比2009年的16.3公里下降约20.3%;欧盟则于2009年通过强制性的法律手段取代自愿性减排协议，要求乘用车二氧化碳排放达到2015年每公里130克、2020年每公里95克的目标。

据有关专家分析，中国百公里油耗5升的水平，对应的二氧化碳排放量约为每公里120克，这与2020年全球汽车油耗水平基本相当，低于欧洲标准，但高于美国标准。

据有关专家分析，目前市场上在售的车型有40%~50%可以达到新国标标准。要实现2020年的油耗目标，任务还很艰巨。

轻量化成为节能减排的不二选择

实验证明，传统汽车整车重量每降低10%，燃油效率就可提高6%~8%;运动部件每减轻1%，可节油2%;汽车整车质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3升~0.6升。对于年产2000多万辆的中国汽车业来说，轻量化理所当然成为节能减排的“法宝”之一。

汽车业内专家认为，可以从4个方面实现汽车轻量化。

一是设计上轻量化。如选取轻量的汽车形式和总成部件结构形式，减少传动装置的长度以减重；采用超轻悬架结构；采用整个车身都参与承载的承载式车身结构等。据统计，轿车车身、底盘（含悬挂系统）、发动机3大件约占一辆轿车总重量的65%，对车身结构进行尺寸优化、形状优化、拓扑优化，可减轻车身骨架、车身钢板的重量。
二是采用轻质材料替代钢铁材料。如铝合金、镁合金、增强塑料、玻璃纤维、碳纤维复合材料等。

三是制造工艺改进。如采用复合结构，减少中间搭接、接头拼缝，局部增强，采用激光拼焊，包括热成型的制造工艺等。

四是提高现有材料特别是钢材的强度等性能，减少材料的重量。

两方面实现用钢轻量化

从以上这4个方面可以看出，对汽车用钢轻量化而言，核心有两条：一是用其他轻质材料替代，二是通过制造工艺改进、提高钢材强度等性能减重。

多种替代材料可供选择。业内研究表明，采用碳纤维车身和底盘比采用钢结构能减重40%~60%，抗拉强度可提高6倍~9倍，但价格要贵20倍。目前，碳纤维材料主要用于高档车、赛车上。镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的，且镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好，很适合制造汽车零部件。铝合金用于汽车发动机、变速箱和底盘，可减重400公斤~500公斤。

有关专家建议，从国家层面，要建立相应的汽车用钢研发与应用技术创新体系，包括国家重点实验室、工程技术研究中心等；从行业层面，要通过构建汽车轻量化技术创新战略联盟，促进上下游的联合技术研发；从企业层面，要不断探索上下游产业在技术领域的相关性和互补性，加强企业创新人才培养、强化企业技术交流。