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科普：汽车金属材料，你知道有哪些？

随着汽车技术的发展，汽车的功能日益完善，汽车的结构越来越复杂，传统的汽车通常由几千个零件组成，现代高级矫车由几万个零部件组成。为满足汽车节能、环保、安全、舒适的要求，实现轻量化、高强度、高性能的目标，构成汽车的材料也发生了巨大的变化。

高强度钢现在主要应用在车身框架、底盘等地方，是具有很高的屈服强度和抗拉强度的合金钢，随着对汽车安全的重视和汽车材料的发展，高强度合金钢在汽车安全方面扮演者越来越重要的角色。

(1)车身的所有材料并不是都强度越高越好，要看用在什么地方。如果乘客室的框架，为了使乘客室的空间尽量不变形（保证乘客安全），就必须采用高强度的材料。如车前和尾部的材料，为了能够吸收撞击力，可以使用强度相对较低的材料。

(2)金属材料在使用过程中，会受到各种外力作用，工程上将这种外力称之为载荷。外力的具体形式有拉伸、压缩、弯曲等。金属拆料在外力作用下表现出来的性能称为力学性能。评定金属材料力学性能的主要指标有抗拉强度、塑型、弹性、屈服强度和硬度等。

(3)根据厚薄程度不同，钢板可分为薄板、中板和厚板三种。板厚小于3.2mm的称为薄板，板厚在3.2~5mm称为中板，板厚在5mm以上的称为厚板。

(4)金属材料的类型：

车身所用的钢板有热轧钢板、冷轧钢板、镀覆钢板、不锈钢板、高强度钢板和复合钢板等。汽车钣金用钢板大多是厚度为0.6~2.0mm的冷轧薄钢板和热轧薄钢板。近年来，随着耐腐蚀和车身轻量化要求的发展，镀膜薄钢板和高强度钢板用量也显著增加。

(5)「热轧薄钢板」

它是在高温状态下直接轧至所需尺寸而形成的板料。热轧薄钢板弹塑性和强度适中，但延伸性能较差，容易开裂，适用于制作外观要求不高的一般构件。

(6)「冷轧薄钢板」

这类钢板是将热轧钢板经过酸洗后常温下轧薄，并经退火处理形成的。薄钢板一般都是冷轧钢板。冷轧薄钢板的尺寸精度高，表面质量好，比热轧钢板具有更好的压缩加工功能。许多需要平滑美观的部位，如整体式车身、车门等都用冷轧钢板制成。

(7)「镀膜薄钢板」

将冷轧、热轧薄钢板再镀一层金属（锌、锡、铅）膜的钢板。按镀层不同可分为镀锌、镀锡、镀铅薄钢板。这类薄钢板呈亮白色，具有表面美观、耐腐蚀性好等特点，但焊接、磨损等会造成镀层脱落，日久便会锈蚀。它可用于制造燃油箱、油底壳等。镀锌薄钢板分为连续热镀锌薄钢板和单张热镀锌薄钢板。

(8)「高强度钢板」

高强度钢板的种类较多，主要有加Si、Mn、P等固溶强化型，加Nb、Ti、V等的析出硬化性，复合组织型，双向型和回火、退火型等。高强度钢板的抗拉强度一般在600MPa以上，为低碳钢的2~3倍，故称为高强度钢板。这类钢板强度高、重量轻，但受到碰撞或变形时难以修复到原来的形状。近年来，随着车身轻量化的发展，刚强度钢板的用量将越来越大。

「复合钢板」

又称为双金属钢板。它是以一种金属材料为基体，再复合上另一种金属材料，以便于达到既能降低成本又能满足特殊需要的目的。

「不锈钢板」

在碳钢中添加铬或是铬和镍，经热轧和冷轧所制成的钣金材料，该材料的耐腐蚀性极强、表面光亮。它是一种不容易生锈的合金钢，但不是绝对不生锈。不锈钢板是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢板。

钢板在车身材料中所占的比例很大。就轿车而言，20世纪80年代以前生产的轿车中，钢板占车身自重比例的60%~67%。近年来，随着轻金属材料和非金属材料的普遍采用，钢板占车身自重比例已下降到55%~60%。但高强度钢板的使用却由20世纪80年代占车身自重的3%~5%，上升到10%以上。
铝合金主要是出于汽车轻量化设计考虑，但很多铝合金在质量比传统钢材减少的情况下性能还高于传统钢材，在汽车车身覆盖件、发动机、方向盘等地方都会用到。最早将铝合金应用到汽车上的还是印度人，在19世纪后期的时候，他们将铝合金用于汽车曲轴箱。

汽车车身使用的轻金属材料主要有铝、铝合金、钛合金等。20世纪90年代，镁合金和钛合金就已经在汽车上开始使用，但其用量所占比例很小。铝及铝合金在车身上的应用越来越多，特别是轿车，其所占比例也越来越高。20世纪80年代，铝及铝合金在轿车车身上的使用比例（占车身自重的比例）为3.6%~ 5%，90年代后使用比例上升到7.5%~10%，近年来铝和铝合金在汽车车身上的应用越来越多，有很多汽车使用铝制车身。

汽车用的铝材主要为铝板材、挤压材、铸铝及锻铝。铝板开始用于车身发动机罩外板、前翼子板、顶盖，后来又用于车门、行李箱盖板。其他应用有车身结构、空间框架、外覆盖件和车轮等构件，如车身、冷气设备、发动机缸体、气缸盖、悬架支架、座椅等。此外，铝合金还广泛用于汽车电器和导线上，铝基复合材料也可用于制动刹车片和一些高性能结构件上。

镁合金现在也部分用于汽车制造上面，但没有铝合金应用广泛。其中一个重要原因和镁的性质有关。大家可能都知道镁是一种相当活动的金属，与水会产生激烈的反应，这给镁合金的制作和运输都造成了巨大的难度，很多时候会发生燃烧甚至爆炸的危险。

碳纤维现在主要应用在赛车和高级豪车上面，重量轻、强度高成了他显著的特点，但同样现在也没得到广泛的应用，主要还是和他的生产成本的技术所限制。但我觉得，今天的碳纤维和之前的铝合金处境一样，也是由于成本啊、技术啊等等限制了广泛的应用，但今天的铝合金已经得到了越来越大面积的使用，对汽车的安全、性能等各方面做出了很大的贡献，数年以后，碳纤维也同样会发展，会像今天的铝合金一样。