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非調質鋼由于其在熱軋、鍛造或正火狀態下的力學性能即可滿足一般工程構件的需要，因而既縮短了生產周期，又節省了能源，是一種相對環保汽車結構材料。國內也進行了多年的開發，并取得了一定的成績。近期中國汽車材料網就我國汽車非調質鋼開發與應用現狀、存在的問題及未來發展趨勢等問題對中國汽車工程學會材料分會理事, 中國機械工程學會材料分會理事,江鈴汽車教授級高工唐新民先生進行了專訪，以下是采訪實錄。 中國汽車材料網（Auto-Material，以下簡稱AM）：唐老師您好，非常高興有機會能采訪到您，您從事非調質鋼在汽車上的應用研究這些年，非調質鋼相對于傳統調質鋼有哪些特點？他的優勢在哪里？ 唐新民：我國非調質鋼研制是在上世紀八十年代初，由一汽、大連鋼廠、南汽和北京鋼鐵研究總院等單位的專家學者，以及相關工程技術人員開始聯合研制，至今已有三十多年了。非調質鋼在我國的開發應用得到了很大發展，成績也是顯而易見的。我是從上世紀九十年代初開始從事非調質鋼開發研究工作的，已經有二十多年了。對非調質鋼與傳統調質鋼比較我認為主要的特點和優勢有：①非調質鋼通過微合金化，添加了微量的合金元素，使非調質鋼在鍛后或軋制后無須進行調質處理就能達到調質鋼的綜合力學性能；②非調質鋼零部件沒有調質處理工序，大大節省了調質處理的能源消耗，按現在的說法就是完全符合低碳節能綠色產品的要求；③非調質鋼鍛件由于省略了調質工序，從而大大縮短了生產周期，便于鍛造廠組織生產；④非調質鋼零部件因為減少了調質處理和縮短了生產周期，也會大幅降低了生產成本。 AM：非調質鋼在乘用車和商用車上的典型應用有哪些？ 唐新民：非調質鋼在汽車上的應用可以涵蓋各種汽車鍛件。經汽車材料工程師統計在汽車上共有各類鍛件達三十多種，主要有汽車發動機曲軸、連桿、前軸、轉向節、彎譬、直譬、半軸、連接桿、輪轂、萬向節殼體、各類撥叉和齒輪，還有部份高強螺栓等等。依乘用車和商用車的用途和作用不同，非調質鋼在這二類車上的應用是有所不同的。 
1）非調質鋼在乘用車上的應用 乘用車主要的用途是載人，要把人運送到各地去，而絕大多數的乘用車又是轎車(包括近年來發展迅猛的ＳＵＶ車)。轎車的載重量多般是五至七人，整車重量(含載人重量)最多不會超過3000公斤，車身較輕載人也不多，所以乘用車鍛件使用的非調質鋼多數采用中碳珠光體＋鐵素體型非調質鋼來制造，其鍛件抗拉強度級別多在650——850Ｍpa之間。 2）非調質鋼在商用車上的應用 對于商用車來講，主要是運輸貨物和設備等，其載重量可以是幾百公斤，也可以是幾十噸或上百噸，所以在商用車上使用的非調質鋼鍛件其鋼材牌號多而雜，其力學性能要求范圍也就寬到650——1050Ｍpa。在微型貨車和輕型卡車上，因其整車載重量與乘用車中轎車的載重質量相差不多，所以多般也是采用中碳珠光體＋鐵素體型非調質鋼來制造這類車的鍛件；對于中型卡車和重型卡車而言，因其載重量大大超過了乘用車(轎車)的載重量，所以這類商用車上的非調質鋼鍛件就依其服役條件不同而采用不同的非調質鋼類型來制造，有的商用車因載重量較低也采用中碳珠光體＋鐵素體型非調質鋼來制造，有的商用車因服役條件惡劣載荷大，就需要用貝氏體型或馬氏型體非調質鋼來制造，其制造非調質鋼鍛件的強度級別也高達1000Ｍpa以上，大型客車上應用的非調質鋼鍛件強度和級別與重卡基本一致。 AM：非調質鋼有一系列的優點，國內車企目前也在積極的開發，并取得了一定的成績。您認為我國汽車行業非調質鋼的開發與應用上與國外還存在哪些差距？ 唐新民：我國汽車行業非調質鋼開發應用起步不算晚(二十世紀八十年代初)，經過三十多年的努力，我們研發出三大類二十多個非調質鋼鋼種，自1996年發布第一版GB/T15712-1996《非調質機械結構鋼》國家標準以來，已經進行了GB/T15712-2008和GB/T15712-2014二次修訂，汽車行業的非調質鋼標準近期也正式發布了。總體來說，我國汽車非調質鋼的開發應用發展還是較快的，在自主品牌和引進車型上非調質鋼的用量逐年增長了不少。據中國非調質鋼專業委員會相關人員的統計，2014年年度我國在汽車行業非調質鋼的用量可達四十萬噸左右。汽車非調質鋼鍛件幾乎在我國所有汽車上都有應用，但應用最多的就是汽車發動機曲軸和連桿。我國汽車行業在開發應用非調質鋼鍛件方面不比國外差，國外有的非調質鋼鍛件我國汽車行業均有應用；非調質鋼標準的制定也比較先進，為推廣應用非調質鋼鍛件起到了很好的作用。 自上世紀七十年代非調質鋼誕生以來，第一個鋼種49ＭnVS3非調質鋼就是為汽車發動機曲軸設計的，通過四十多年汽車工程師的共同努力非調質鋼鍛件發展最快，非調質鋼鋼種在世界上有上百個，非調質鋼國標、行標和企標也有幾十個。發達國家和國外汽車先進制造企業最先采用非調質鋼制造汽車鍛件，開發應用時間也長，其對非調質鋼化學成份控制、鋼材的純凈度、力學性能控制范圍和鋼材的一致性、產品質量的穩定性要求都比較高，這些就是我國非調質鋼開發應用中還需努力的方向。 AM：有資料顯示，日系車的鍛造零部件中大量應用了非調質鋼，能否簡要介紹一下日本汽車業非調質的應用情況？ 唐新民：我國與日本在非調質鋼的開發應用方面確實有一定的差距，但這是最近十來年發生的事情。記得我公司在上世紀九十年代中期引進日本五十鈴汽車生產技術時，五十鈴汽車鍛件中沒有一個件是非調質鋼制造的，連發動機曲軸和連桿也是調質鋼S53鋼(相當于我國50Ｍn鋼)設計制造的。1996年年初，我公司想開發非調質鋼曲軸和連桿，曾經咨詢過日本五十鈴公司的相關專家能否采用非調質鋼來制造發動機曲軸和連桿，得到的答復是要謹慎采用非調質鋼鍛件，可見當時在日本采用非調質鋼鍛件還是比較少的。 但到2007年５月我公司在開發新車型時采購了一輛日本相類似的汽車做樣車分析，這時的日本汽車鍛件就幾乎都采用了非調質鋼來制造，可見其非調質鋼鍛件在日本的發展速度是非常快的。 我國與日本在汽車非調質鋼鍛件開發應用上有一定的差距，我國汽車非調質鋼鍛件在前面也已經說過起得了很大的進步，但進步沒有日本快。我國生產的所有汽車都采用過非調質鋼鍛件，但使用量不及日本車型用量多。我國非調質鋼鍛件的發展主要是受國內非調質鋼牌號品種多、產量少、鋼材介格偏高以及鋼材質量穩定性和一致性等因素的影響較大，導致汽車生產廠商采用非調質鋼鍛件風險較大、鍛件生產成本控制壓力大。 AM：目前國內在改善汽車用非調質鋼產品的性能方面，材料研究領域取得了哪些成績，未來還有哪些新的措施？ 唐新民：我國汽車非調質鋼鍛件的開發應用方興未艾，通過五個五年計劃(八五至十二五國家計劃)的科研努力，已經形成了產學研一體化研發體系。北京鋼鐵研究總院牽頭，組織國內相關汽車企業、鋼廠、汽車零部件供應商和鍛造廠一起開展了多項非調質鋼鍛件的開發應用研究，以非調質鋼鋼材化學成份優化、冶煉工藝改進、先進的控軋控冷技術開發為基礎，直到對汽車非調質鋼鍛件的鍛造工藝研究、控冷工藝及設備改造、鍛件的試驗方法及產品的認證都進行了多方面整個產業鏈上的研制。這些科研項目在非調質鋼鍛件開發應用技術上已經獲得了許多國家發明專利和科研成果，特別是非調質鋼鍛件定制技術的開發，對截面積差很大的鍛件通過局部強化控冷技術做到“指哪打哪”，使鍛件各部位強度達到鍛件服役條件下的強度要求，基本上可以滿足鍛件各類不同服役條件下的各項技術要求，但目前這項科研成果查新后在國內外應用還未發現報道，因此行業也需要非調質鋼的相關科技成果轉化方面下功夫。 我國汽車行業已經很關注汽車非調質鋼鍛件的開發應用，各大汽車企業都在大力提倡使用非調質鋼鍛件，在使用非調質鋼鍛件的同時也不乏出現了許多技術亮點，為汽車行業非調質鋼鍛件的開發應用作出了很大的貢獻，大大縮短了與發達國家和先進汽車企業開發應用非調質鋼鍛件的差距。 AM：國內很多非調質鋼的原材料企業在市場推廣方面非常的“辛苦”，如何進一步擴大國內汽車非調質鋼的應用，您有什么好的建議？ 唐新民：當前我國汽車非調質鋼開發應用速度是比發達國家要慢一些，主要原因有以下幾點供同行們參考： 1）我國是引進世界上汽車生產技術最多的國家，還有許多自主品牌汽車生產商，每個汽車生產商都有各自的材料標準，所以在我國汽車行業使用的非調質鋼牌號多、品種雜，造成非調質鋼鋼種多、規格多、產量少的特點，致使鋼廠生產成本高、鋼價高，從而在一定程度上阻礙了非調質鋼的開發應用速度； 2）我國多數特鋼廠把非調質鋼列入特殊鋼生產程序去開發和推廣應用，一方面大大提高了非調質鋼的產品質量，但非調質鋼產品質量穩定性還有待研究提高；另一方面鋼廠是按特殊鋼生產其鋼的售價也偏高，多數鋼廠對非調質鋼鍛造工藝研究較少和后續技術服務注重不夠。因此鋼鐵企業也應該從自身找問題，并制定可行的解決措施，才能真正的吸引客戶。 3）我國汽車行業已進入了白熱化的競爭階段，零部件生產成本往往是決定新車型開發的成敗，所以非調質鋼鍛件生產成本高低決定是否采用非調質鋼鍛件，從而影響其發展速度。 4）建議汽車廠商盡量按國標牌號向鋼廠訂貨，減少非調質鋼的牌號，給鋼廠提供批量生產的機會，從而降低生產成本和鋼的價格；建議鋼廠按碳當量或錳當量控制非調質鋼的化學成份，從而提高非調質鋼產品質量的一致性和穩定性，讓汽車廠商能放心的使用非調質鋼。 編后：非調質鋼的應用和其他新技術一樣，在大批量規模化應用前會面臨很多問題和困難。針對汽車非調質鋼牌號多、品種雜規格多、產量少而導致成本高的問題，需要的是汽車用鋼的行業協會、鋼廠、零部件企業和汽車廠等全產業鏈都共同行動起來，通過非調質鋼的標準規范的完善、材料性能提升、生產工藝穩定等方面的技術攻關，全面提升汽車非調質鋼的應用水平。 【唐新民先生簡介】 教授級高級工程師,中國機械工程學會材料分會理事,中國汽車工程學會材料分會理事,江西省熱處理學會副理事長,中國金屬學會特殊鋼分會第四屆理事會理事,非調質鋼專業委員會理事,長期從事金屬材料和熱處理新工藝的研究開發和應用工作,曾獲得省、市、行業和公司科技進步獎10項.。 |
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