節(jié)能減排是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)，汽車行業(yè)的節(jié)能減排更是重中之重。汽車輕量化是汽車工業(yè)所要實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)之一。有數(shù)據(jù)表明，汽車質(zhì)量每降低300 Kg，壽命期內(nèi)的排放可降低約20%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，轎車總重量的30%來自汽車車身的內(nèi)、外覆蓋件。所以，降低車身質(zhì)量以期實(shí)現(xiàn)降低燃油消耗以及減小污染排放的目標(biāo)，對(duì)整個(gè)汽車行業(yè)乃至國計(jì)民生都有著重要的意義。

　　汽車輕量化一般通過采用新材料和新的加工工藝來實(shí)現(xiàn)。高強(qiáng)度鋼板，鋁合金，鎂合金等一些輕質(zhì)高強(qiáng)材料在汽車車身，發(fā)動(dòng)機(jī)，座椅支架等結(jié)構(gòu)和零部件中得到了應(yīng)用。下面針對(duì)每一種輕量化材料的特點(diǎn)進(jìn)行材料性能和相應(yīng)加工工藝的介紹：

　　高強(qiáng)度鋼較鋁、鎂合金在成本、加工工藝和抗碰撞性能方面具有優(yōu)勢(shì)。車用高強(qiáng)度鋼通過固溶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等手段提高其強(qiáng)度，其本身的塑性和成形性則通過應(yīng)變誘導(dǎo)塑性，剪切帶誘導(dǎo)塑性和孿晶誘導(dǎo)塑性等機(jī)制提高。由于強(qiáng)度較高，利用傳統(tǒng)冷沖壓工藝對(duì)其進(jìn)行成形出現(xiàn)不易成形，成形過程中易出現(xiàn)破裂，且成形之后回彈較高。

　　因此，針對(duì)高強(qiáng)度鋼板冷成形中存在的問題，熱成形技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。熱成形是將板料在高溫爐中進(jìn)行加熱奧氏體化，之后傳送到模具中，成形的過程中進(jìn)行淬火，實(shí)現(xiàn)鋼板組織由奧氏體到馬氏體的轉(zhuǎn)化，最終形成具有超高強(qiáng)度的零部件。在加熱階段，加熱的溫度和保溫的時(shí)間是關(guān)鍵的因素，過高的溫度以及過長的保溫時(shí)間會(huì)對(duì)板料表面造成過燒，產(chǎn)生晶粒粗大等不利于板料淬火性能的影響。通常，加熱溫度約為900℃，時(shí)間約為5分鐘。淬火階段，冷卻速率一般大于30℃/s，以控制模具中冷卻介質(zhì)的循環(huán)壓力以及循環(huán)速率，確保板料成形時(shí)快速均勻的冷卻。

　　鋁合金等材料具有重量輕，比強(qiáng)度高，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)鋁合金中加入的合金元素和加工工藝性能的特點(diǎn)，鋁合金可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金為通過塑性變形加工的鋁合金，其冶金產(chǎn)品有板材、管材、型材、線材等。這些產(chǎn)品一般組織致密，成分均勻，具有強(qiáng)度高、塑性好、比強(qiáng)度大等特點(diǎn)。鑄造鋁合金事宜于熔融狀態(tài)下充填鑄型，用來澆注各種形狀的機(jī)械零件，這種鋁合金具有良好的充填性，較小的收縮性，較低的熱裂性以及較差的塑性延展性。

　　鋁合金材料本身生產(chǎn)成本較高且在室溫成形性能低于鋼板，使得在汽車車身以及底盤構(gòu)件上的應(yīng)用受到限制，為了提高鋁合金板的成形性能，常采用溫成形工藝進(jìn)行加工。鋁合金溫成形的溫度范圍約為200℃～300℃。溫成形能緩解熱成形所造成的產(chǎn)品氧化嚴(yán)重以及工藝成本較高等問題。在溫成形過程中，鋁合金板的塑性增強(qiáng)，變形抗力降低，同時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力松弛降低了回彈，從而提高了車身覆蓋件的成形精度。

　　鎂合金重量輕，減震效果好，鑄造性能優(yōu)異，在發(fā)生碰撞的時(shí)候?qū)θ说膫�害小，現(xiàn)在全球約有62%的汽車方向盤是用鎂合金制作的。但是，鎂合金的耐腐蝕性差，在零部件制造過程中存在壓鑄成本高，廢品率高等問題。此外，與鋁合金相比，鎂合金在熔融到成型的過程中需要有額外的氣體保護(hù)以避免發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，熔融設(shè)備和零部件后期防腐處理的成本均高于鋁合金。因此，需要通過生產(chǎn)工藝的改進(jìn)去規(guī)避材料在成型過程中的劣勢(shì)，降低鎂合金零部件生產(chǎn)的成本。鎂合金零部件的生產(chǎn)主要采用壓鑄成形的工藝。壓力鑄造是一種將熔融合金液倒入壓室內(nèi)，以高速充填鋼制模具的型腔，并使合金液在壓力下凝固而形成鑄件的鑄造方法。 它的主要特點(diǎn)是高壓和高速。金屬液是在壓力下填充型腔的，并在更高的壓力下結(jié)晶凝固。金屬液以高速充填型腔，整個(gè)充型的時(shí)間極短約為0.01-0.2秒(具體鑄件尺寸大小決定)內(nèi)即可填滿型腔。整個(gè)工藝將 壓鑄機(jī)、壓鑄合金與壓鑄模具這三大要素有機(jī)地加以綜合運(yùn)用，從而高效而穩(wěn)定地生產(chǎn)出外觀、內(nèi)在質(zhì)量好的合格鑄件，甚至優(yōu)質(zhì)鑄件。

　　綜上所述，對(duì)比分析了高強(qiáng)度鋼，鋁合金和鎂合金這三種車用輕量化材料各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并對(duì)每種材料的加工工藝進(jìn)行了介紹。由于整車不同部件對(duì)強(qiáng)度，碰撞性以及防腐蝕等性能要求不同，可根據(jù)每種材料各自的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和零部件的設(shè)計(jì)，優(yōu)化材料使用在保證安全性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)汽車的輕量化，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。

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