现代人买车时考虑的因素已不仅仅局限在外观、价格和舒适性等方面，随着交通安全事故的增加，汽车的安全性正在成为许多人购车时考虑的首要因素。国际上通用的评价汽车安全性能的测试是碰撞测试，这个测试国内也有（C—NCAP），不过其参考意义不大，公信力较高的测试机构有E—NCAP和IIHS（美国高速公路安全保险协会），而每年的IISH碰撞测试结果公布后，获得顶级安全评价（TSP+）的车型总是那些豪华车型。在经过一番研究总结后，我们发现这些获得TSP+的车型除了车身结构稳固外，均在车身关键部位采用了一种名为硼钢的材料，那么硼钢是一种什么样的材料呢？

　　2015IIHS中级豪华车碰撞测试结果

　　首先来说下硼，硼是一种非金属元素，硬度仅次于金刚石，可用于核反应堆控制棒的制造，也可用于合金的制造，而硼钢呢，顾名思义，就是以硼为主要合金化元素的钢，也可以把它称为硼处理钢。硼处理之后的钢淬透性非常高，因此硼钢主要作为结构钢使用。下面是保时捷2015款，车身用料图。

　　车身所用材料综述

　　硼钢的主要类型有合金结构硼钢、低合金高强度硼钢和弹簧硼钢等。不过由于硼钢的加工工艺十分复杂，硼钢的制造成本也非常高，所以硼钢最早运用于军事、航空、核能等领域，后来随着应用领域的衍生，硼钢在20世纪80年代起开始运用于汽车制造。

　　硼钢强度测试展示

　　与普通高强度钢相比，硼钢在受到碰撞挤压的过程中，不仅能保持原形，还能造成较大的弯曲回弹，使得车身结构的结构强度大大增加，从而提高车身的抗挤压能力，进而在发生碰撞时保护车内乘员的生命安全。此外，硼钢的强度虽然比普通钢材的4~5倍，但重量却比普通钢材轻许多，而且硼钢的体积比普通钢材更薄，可以显著减少汽车油耗。出于提高汽车安全性能的目的，很多豪华车型如宝马、沃尔沃、保时捷等均在车身关键结构处使用了硼钢，这也是这些豪华车型在看似十分严重的车祸中为什么能保持驾驶舱结构完整的重要原因。

　　图中黄色结构使用的就是硼钢

　　近年来，随着购车者对汽车安全性能的重视程度日益提高，很多非豪华车型也开始尝试在车身关键结构处运用硼钢，但是硼钢居高不下的价格依旧让很多汽车制造厂商望而却步，毕竟制造成本是绕不过去的坎儿。不过在车身结构已经成熟的情况下，要想提高车身结构强度，只剩下使用高强度材料这一条路了，而硼钢作为成熟可靠的高强度材料，无疑将成为众多车商的选择。

　　延伸阅读：

　　一般汽车宣传资料中的高强度钢材指的是抗拉强度还是屈服强度？

　　1.一般汽车宣传材料中的高强度钢材都不标明是抗拉强度还是屈服强度。

　　2. 不只在汽车行业，在几乎所有涉及钢材的机械设计领域，强度评估都会涉及这两个指标。

　　但是首先要探讨一下回答这个问题的前提，也就是：汽车钢材是靠焊接在一起的，强度越高的钢材，对焊接材料的要求、环境的敏感性就越高。对原始认知的电流电压的控制；到热输入量、焊接效率的相互影响都更苛刻。这里要先排除下焊接过程不良引起的对结构强度的影响，在实际的现象中也就是，要更相信有良知的企业使用高强度钢材，不要相信一个没有几年汽车生产经验的企业告诉你，他使用了最高强度的钢材就是安全。直白的说，焊接是一个人、设备、材料、方法、环境的综合学科，对于高强度钢材更是如此。就我从事的1000Mpa以下高强度钢材焊接测试情况来看，没有2－3年摸索，在材料、焊材及测试优化是无法得到最佳效果的。

　　说正题，屈服强度是针对塑性材料的，对塑性材料更重要，在机械设计中主要以屈服强度校核；抗拉强度是针对脆性材料的，对脆性材料更重要，在机械设计中主要以抗拉强度校核；所以，汽车高强度钢材属于塑性材料还是脆性材料？

　　在外力作用下，虽然产生较显著变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。相反在外力作用下，发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。

　　工程上常将延伸率占>5%的材料称为塑性材料，而将延伸率占<5%的材料称为脆性材料。我们权且当这个标准是合适的，在可焊性较好的高强度钢材中，以700Mpa（屈服强度）钢材为例，在我统计过的几百个钢材到货检测记录中，延伸率往往大于15%。就算材料强度超过1000Mpa（屈服强度），延伸率也不会低于5%。因此定义为塑性材料。

　　所以如果非得问汽车行业里面，哪个数值更重要。其实就是在问钢结构设计中哪个数值更重要，那是屈服强度。

　　3.这两个数据差别是有些，就同一种材料的数值上而言，看一组700Mpa母材测试数据比例作为参照。

　　4. 许多厂商都会这么做，因为广义说材料强度，说哪个数值都没有错。

　　说到这里看似回答完了你的问题，实质上我想再讨论下更具体的问题。因为楼主问的问题实质是：钢结构设计中，怎样才是最耐撞以及最耐用的。

　　（1） 耐撞的问题

　　说最耐撞，先简单带过下设计强度。这个在诸多文章中应该出现很多了，大致就是在保证人员安全和车身有效安全空间上的权衡。太软了生存空间都没有，太硬了人和撞墙一样。现今安全测试标准已经给厂商都限定了标准。但有一点是必须的，A柱前的所有强度设计都是为了溃缩，A柱子与C柱间的强度设计是为了无论如何都不要太多溃缩。

　　主要详细说下断裂，当钢结构出现断裂的时候，就玩完了。在焊接钢结构中，特别是高强度钢材焊接过程中，为了保证焊缝强度足够的韧性，往往低强度匹配（焊缝强度低于母材强度）。焊缝的最薄弱处也往往处于热影响区（焊缝与母材接壤处）。良好的结构设计会在焊缝的焊脚高度、焊缝的外观形式进行优化，并且通过优化设计让焊缝及焊缝周边不承受主要应力。或者在必须承受主要应力的情况下，让受力值远低于热影响区的屈服/抗拉强度（需要确认承受的主要为拉应力与否）。这又回到了上面提到的事情，不要相信一个没有几年汽车生产经验的企业告诉你，他使用了最高强度的钢材就是安全。

　　当然，还有激光焊接等优秀的焊接方案，拆车坊虽不可全信，但关于里边激光焊接更多的缺陷率也说明了高强度钢材有好的焊接方案，而没有好的焊接工艺多么可怕。

　　（2）耐用的问题

　　说到耐用，需要特别提醒一个问题。材料的强度和高频率的振动疲劳寿命并不存在必然的线性关系，甚至关系不紧密（不是强度越高，越能承受高频疲劳）。因此只要保证焊缝/热影响/母材在受力的过程中，低于测定的永久疲劳强度限定值，都是安全的，包括疲劳断裂性能。

　　那是不是说明只要材料强度标称一样，耐用就一致呢？吃个青菜都有农家菜还是大棚菜，怎么可能没有区别！更何况，钢结构性能是材料、焊缝、熔合区、设计能力的综合体。但就材料和焊后特性而言，差异就已经巨大。

　　首先鄙视下GB/T，其中许多针对钢材的基础控制指标都非常的宽松，例如GB/T 222 钢的成品化学成分允许偏差；GB/T 709 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差，包括各类专用钢板例如：GB/T 16270 高强度结构用调质钢板。我对比过EN、以及提供汽车钢板的瑞典SSAB供板标准（AccuRollTech）。大致可以看到的是GB/T不如EN不如AccuRollTech。而在实际我们收到的同一强度高强度板材以及测试后的SEM图片中（以700Mpa低合金高强度钢板为例，汽车钢板虽非同一钢板，但描述意思相同）

　　l A厂商钢材在焊缝中心组织上（冲击韧性最弱区域）有着最好的机械性能（相比SSAB组织相对粗大，但是均匀性非常好），B厂商的焊缝中心组织相对细小，但组织中存在贝氏体。

　　l 而在熔合区，SSAB产品在SEM下观察期晶粒粗大，组织均一性较差，金相显微镜下能观察到白色块状相，A厂商产品在SEM下观察其晶粒较小，组织均一性较好，但在金相显微镜下能观察到基体上有黑色粒组织物；而B厂商组织均一性较差，晶粒大小不一，有上贝氏体生成或针状铁素体存在。

　　l 在熔合线偏离2-5mm处，SSAB沿晶界有黑色小团状组织析出；A厂商：组织均匀，粒度相对细小，过热粗大晶粒微量；而B厂商：晶界较宽，熔合线组织粗大，大量的魏氏组织存在，存在针状铁素体（魏氏组织），表示过热。

　　以上只是在说明，同一强度不同厂商生产的材料，相同焊材，在测试过程中都能表现出惊人的差异。你还相信简单的强度宣传么？当然，不是国产的钢材都不好，但起码SSAB是瑞典的，买volvo也许就更多的SSAB钢材，上海产的合资牌子也大多是宝钢的材料，就怕小厂宣称高强度钢材，买了些一般的韩国货以及三流的国产货，慎买。

　　有人说明我们怎么看待汽车宣传中的高强度钢材参数，以及参数和车身钢结构如何才是耐撞以及耐用。其中耐撞在设计上老是有人纠结于日本韩国用低强度钢材，美国欧洲用高强度钢材。实质上合理的溃缩以及低速碰撞维修经济型本来也互相矛盾，影响车身安全不是单一因素，不要再喷了。更何况还有那么多主动安全差异。

　　结语：回到主题，汽车结构设计中在意屈服强度，实质上同一标准就是对比了抗拉强度，屈服强度的比例也大致如此，最重要的是对比标准一致。抗拉强度相对于屈服强度略高，所以容易成为噱头。相对于抛开设计水平的钢结构性能对比，钢材自身品质、钢材焊接质量往往对车辆的耐用和耐撞性能影响巨大，不要盲目相信钢材强度，更不要盲目相信少量的高强度钢材。作为一个从事过钢结构强度评估工作的技术人员，在面对厂商宣传的时候，我个人觉得一个靠谱的厂商比一个高强度钢材的宣称显得重要的多。因为一个钢材、焊材和工艺的选择和使用纯熟不是一个简单过程。




 

责任编辑：王元

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