日系车的钢材和其他车系的对比

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電梯直達

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發表於 2012-9-29 13:53:14 |只看該作者 |正序瀏覽

国际上有关高强度钢的标准极为繁多，光是国际统一标准便有"ISO"和"CEN"两种，而几乎每个钢铁工业强国又有各自的国家标准，例如：DIN(德国标准、)JIS(日本工业标准)、ASTM(美国标准)、BS(英国标准)等，甚至各种钢铁联盟团体也会制定自己的标准，例如美国钢铁工业协会标准(AISI)。

　　为了不让大家陷入钢板的标准与概念的泥潭中，我们此处引用来自中国钢铁研究总院结构材料研究所的统计标准：国际上普遍将屈服强度在210MPa至550MPa的钢板称为高强度钢板，屈服强度大于550MPa的为超高强度钢。而目前国际上最先进的汽车钢板屈服强度已经可以达到约1400MPa。

　　我们将在这一部分解答两个问题：

　　第一，日系车使用的钢板强度究竟如何；

　　第二，所谓的"高强度钢使用率"大有文章可做。

　　相信不少人对于日系车的钢板标号宣传已经了然在心，例如拉开"钢板标号大战"序幕的第八代雅阁的590号钢、新天籁的980号钢，新奥德赛与歌诗图的980号钢甚至睿翼的1480号钢，不断"刷新"的记录总是会让人们以为日系车的车身强度在以火箭般的速度快速提高。

　　而事实上日系车的车身钢板确实大多以440号、590号、780号、980号等"标准化"的车身钢板名称来出现，这是因为在日本的汽车企业均采用JFS"日本钢铁联盟"所规定的标准来进行钢板的划分，因此标准均较为统一。

　　但实际上即便都称之为"440号钢"或"590号钢"其成分和特性也是有着很大区别的，并非之前有热心车迷所提及的"第八代雅阁590钢实际上是Q345钢"等说法，因为具体的钢板种类和加工工艺属于厂家的秘密，因此我们无法做出具体的判断。在这里，我们根据JFS的标准整理出的各种不同钢号所属的"屈服强度"和"抗拉强度"范围，包含冷轧钢板和热轧钢板：

　　JFS“日本钢铁联盟”高强度钢号标准
　　钢号屈服强度范围抗拉强度范围
　　440号 235MPa至450MPa 大于440MPa
　　590号 315MPa至570MPa 大于590MPa
　　780号 390MPa至635MPa 大于780MPa
　　980号 590MPa至930MPa 大于980MPa

　　我们可以发现，日系车所用的JFS钢号规格是以抗拉强度为标准的，而无论是590钢还是980钢，与抗拉强度动辄1000多的欧美系车相比有一定差距。除此之外，他们在这种最高强度钢的使用上也与欧美车系存在一定差别。

　　雅阁在驾驶舱结构中广泛使用的590号钢板与目前动辄上千MPa抗拉强度的其它车型相比相形见绌。

　　上图为丰田锐志车身结构图。锐志和天籁居然不约而同的在乘坐舱最关键的A、B柱结构使用了590号钢，而590号钢的最大屈服强度基本为570MPa，而大多数欧美车系在此部位普遍使用了抗拉强度甚至屈服强度超过1000MPa的钢板。此外锐志最高强度的980号钢使用在了B柱内部的某些加强件，我们并没有看到在锐志的白车身上使用780号钢等级的钢板。

　　而天籁的780号钢则罕见的使用在前纵梁上，这种设计并不多见。而天籁最高强度的980号钢则用于提高门槛结构和底盘中间横梁的强度。通过统计其大于590号钢的使用率为8%。

　　上图为国产大众速腾车身结构图。我们惊讶的发现大多数日系车在A、B柱结构上用钢强度普遍不佳。因为A、B柱是驾驶室防护结构的基本框架，一旦其强度不足在发生严重撞击时便容易造成乘坐空间受到严重挤压从而直接威胁车内乘员的生命安全。而在这一环节中大多数德系车与很多日系车有着明显的区别，即便是低一级别的国产新速腾其屈服强度超过1000MPa的热成型钢使用率都达到了10%。

　　除了钢板强度的差异外，大部分日系车在钢板厚度上也要略微更薄一些也是一个广泛的事实，因此其实际的强度差别恐怕比我们看到的钢板标号差距还要更大。可喜的是现在歌诗图和新奥德赛已经将980MPa运用于A柱结构中，我们也希望更多厂家能将自己最高强度的钢板运用在A、B柱等事关驾乘者生命保障的关键结构中，减少各种"断裂门"甚至"撕裂门"的发生。

　　另外我们来说说所谓的"高强度钢使用率"的问题。相信不少朋友对于之前某款日系车型宣传的"100%使用超高强度钢"会感到印象深刻，这主要是利用了JFS"日本钢铁联盟"所制定的标准来进行的"概念游戏"。

　　JFS的标准中超过270MPa抗拉强度的车用热轧钢板对应的国际通行标准为340MPa至430MPa之间，其对应的国际标准的强度达到"高强度钢板"级别，但JFS所标定这种钢板屈服强度最低只有110MPa，相比国际通行标准中屈服强度超过210MPa的"高强度钢"的标准，仅有50%略多一些。因此即便是普通钢板其屈服强度都可以轻易超越110MPa，如果按照此种方法换算自然所有钢板都属于"高强度钢"的行列，但实际强度却可能相差甚远。

　　事实上，即便是奔驰S级或宝马7系这样身价不菲的豪华轿车也不可能100%使用真正的高强度钢板制造，因为车身并非所有金属部位都是受力原件(例如：车身外壳)，全部使用高强度钢制造会导致成本的无谓升高并且增加车辆制造的成型工艺难度。

　　毕竟由于设计理念的差异，日系车更多的是考虑在Euro NCAP、IIHS、JNCAP等安全测试的"考试"里获得最好成绩，而欧美系则会有较大的设计权重用于提高车辆在实际交通撞击中的保护能力，因此两者实际的安全设计余量有很大差别。这就好比两个一起念书的学生，一个是考试成绩非常优秀但不具有特别强的实际能力，另一个则是更注重实际能力但考试成绩差一些。

　　所有汽车厂商都深知"安全"对于消费者购车影响的极端重要性，厂家加入"钢板强度大战"也是市场竞争的无奈之举，本无可厚非却对提高车辆碰撞安全性没有毫无帮助。毕竟对于这个纯粹的数字游戏，使用抗拉强度作为标准而不断刷新的记录，对于提升车辆的实际安全性并不会有巨大的贡献。

　　汽车碰撞安全性是一个复杂的内容，只有汽车厂商着手改善最高强度钢的使用部位和使用量才是提高其碰撞安全性的最有效方法，除此之外车身的结构更是一个不可忽视的重要因素。只有当消费者和厂家都能用理性眼光看待汽车安全性的中的各项指标后，一切"浮云"才会归于隐退，汽车的安全性能才会得到实实在在的提高。

　　目前市面上的很多车型都公布了它们特有的车身安全技术，比如像前段时间上市的标致508，就是一款注重安全的中型轿车，厂家宣称其车身重要位置的钢板最高强度可达到1600MPa，已经达到潜艇级钢板强度。目前可以说购车者越来越关注安全问题，而很多厂家也花费大量“心血”在这点上。

　　下面是目前市面上主流汽车品牌“最高强度钢板”的使用情况，也许你会不相信自己的眼睛，似乎下面的钢板强度排行与我们潜意识中的排行有了非常大的不同。

　　主流汽车品牌"最高强度钢"数据一览
　　品牌官方宣称的类型官方标注最高强度
　　长安马自达超高强度钢 1480MPa
　　北京现代超高张力钢 1480MPa
　　一汽奥迪热成型钢大于1000MPa
　　长安福特硼钢大于1000MPa
　　一汽大众热成型钢大于1000MPa
　　东风本田高张力钢 980MPa
　　一汽丰田超高强度钢 980MPa
　　东风日产 UHSS"超高强度钢" 980MPa

　　如果单看上表中的结果，我们会惊讶的发现大众、福特、丰田等“美、欧、日”最具代表性且销量名列前茅的汽车品牌居然都在车身钢板强度上“位居末席”，而奔驰、宝马等老牌豪华汽车品牌甚至少有公布“最高强度钢板”这一指标的习惯。

　　如此的结果似乎与这些车辆真实的碰撞防护能力大相径庭，那么究竟是何种因素导致了上面所诉的局面呢？答案就是：钢板强度标准的问题。

　　当然，这里所指的绝非汽车厂家“虚报”自己的钢板强度，而是钢板的强度具有“屈服强度”和“抗拉强度”两种不同的标准，目前很多厂家利用了钢板强度的不同标准，将屈服强度与抗拉强度两种标准进行混淆。从表面单位上看，均为Mpa，但两种标准之间的钢板强度有着很大的差异，所以才出现了这种让人眼花缭乱的现象。

　　“屈服强度”即金属材料抵抗微量塑性变形的应力，对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限(符号：ReL或Rp0.2)。简而言之，屈服强度就是“用多大的力能把金属弄至变形”。

　　而“抗拉强度”指金属材料在拉断前承受最大应力值(符号：Rm)，且在外力碰撞所导致的金属断裂中的首要衡量指标仍是“抗拉强度”。简而言之，抗拉强度就是“用多大的力把金属弄断”。

　　在此我们也做了个小实验来说明屈服强度和抗拉强度，将一块塑料板假设成钢板，我们用很小的力量就能够使其变形，所以这块钢板的屈服强度很小，而如果我们想拉断同样一块钢板要用非常大的力量才能实现，说明这块板的抗拉强度非常大，所以我们可以看出，对于同样一块材料，它的抗拉强度要远大于屈服强度。

　　我们假设有A和B两辆车，A车关键位置钢板的抗拉强度为900MPa，B车关键位置钢板的屈服强度同为900MPa，根据上面的实验我们可知道，B车的钢板抗拉强度一定会远高于900MPa。那么当这两块钢板都受到900MPa的冲击力时，A车钢板将会发生断裂，而此时B车钢板仅会发生变形，并不会造成断裂。

　　无论是屈服强度还是抗拉强度，两者都具有相同的单位“MPa(兆帕)”，这就使得厂家在宣传过程中着重突出“MPa”的数值大小而几乎没有厂家提及是“抗拉强度”还是“屈服强度”的原因。

　　因此，汽车钢板的“屈服强度”显然才是最值得我们重视的指标。但是遗憾的是目前大部分超过1000MPa的钢板标号都是采用“抗拉强度”而非更有意义的“屈服强度”。简单地说，“不变形”或者“变形少”才是最关键的。

　　下表中的TRIP钢，使用“屈服强度”作为标准时强度为830MPa，但换用“抗拉强度”后却高达了惊人的1600MPa。

　　所以当车身钢板标号使用“屈服强度”作为指标时，我们看到的数值便不会很高，而采用抗拉强度作为指标时，其强度数值自然会高的惊人。

　　此追尾事故照片中，白色车车身钢板强度很高，在车头吸能区后的A柱基本没有发生变形，而黑色车辆被追尾后，由于车身钢板强度较低，车辆尾部已经发生了严重变形，并且大幅度溃缩，严重威胁了车内后排乘客的生命安全。

　　只强调抗拉强度意味着车身钢板严重扭曲变形但并未断裂，然而后排乘客的生存空间已然堪忧；相同的MPa数值，你会选择抗拉强度还是屈服强度呢？

　　在这张事故照片中，黑色轿车被巨大的工程车辆压在底部，但由于黑色轿车关键位置的钢板屈服强度很高，所以我们可以看出，其车身变形并不明显。屈服强度更高的车身才能有效减少严重撞击中驾驶室的变形程度从而为驾乘人员留出至关重要的生存空间。

　　毫无疑问，若需要一个更“体面”的数值，只能使用“抗拉强度”作为指标。但对于车辆实际的防护能力而言，屈服强度才是具有更重要意义的指标。而且“最高强度钢板标号”只是一个极限值，哪怕Body in White(白车身)中只有一个零件使用了这样的钢板，也同样可以堂而皇之的作为“最高强度钢板”的数值出现，但实际意义却几乎可以忽略。

　　从目前公布的资料整理来看，上述11个汽车品牌中，福特、大众、奥迪使用“屈服强度”作为标注，而其它品牌均为数值更高但实际意义不大的“抗拉强度”。
其实我对重量差不多的情况下，日系车碰撞实验时，溃缩程度差不多这个比较感兴趣。日系车这么软，怎么就没比德系多溃缩一点呢？为什么北京2005-2010年的车祸统计，日系比德系死亡数9:1呢？

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