在日前舉行的中信微合金化技術中心年會暨中信—cbmm r&d項目報告會上，中國金屬學會原副理事長李文秀指出，“含鈮高強鋼已經成為我國國民經濟建設，推進供給側結構性改革最重要、最活躍的研究應用領域，從西氣東輸管道項目低碳高鈮x80管線鋼，再到汽車輕量化用高強鋼；從電站高溫合金到飛機火箭，鈮扮演了‘工業味精’的角色，只要一點點，效果卻很明顯。”

對于李文秀提到的含鈮高強鋼以及金屬鈮，相信有不少人還比較陌生。據了解，鈮作為一種合金化元素，很少單獨使用。在汽車行業，鈮加入到車用鋼材和鋁合金材料后，可顯著提高汽車材料及零部件的強度、韌性、疲勞性能、抗氫致延遲斷裂能力、吸能以及碰撞性能。同時可以提高汽車材料的擴孔性能、彎曲性能、降低帶狀組織以及偏析、提高汽車鍍鋅鋼板的鋅層附著力、提高汽車鍍鋅鋼板的工藝可行性等，進而提高材料的加工制造性能，提高零部件的成材率。含鈮材料可以有效提升汽車的輕量化和安全性能。

實際上，目前中國每年生產和應用汽車用含鈮鋼材已達到1萬噸左右，占我國整體汽車用鋼鐵材料的1/3，廣泛地應用在汽車車身、車架、排氣系統、車輪和懸架、發動機和渦輪增壓器、變速箱等總成，極大地支撐了我國汽車行業的發展。

“汽車輕量化對‘中國制造2025’的落地實施、中國制造業的轉型升級、以及加快中國經濟的創新驅動發展有十分重要的戰略意義，伴隨著汽車輕量化的實施，我國涌現了如吉利汽車、寶鋼、忠旺鋁業、凌云工業、中信戴卡、康德復材等一批國際知名的制造企業。”中信金屬有限公司汽車高級經理路洪洲博士日前在接受蓋世汽車采訪時表示，“但通過與歐美對標可以發現，中國的汽車輕量化水平與國外仍有不小的差距，中國的含鈮鋼的比例與汽車工業發達國家尚有較大的差距，因而隨著‘中國制造2025’的推進，中國汽車品質將穩步提升，含鈮材料的應用量也將不斷增加。”

在這次中信微合金化技術中心年會上，來自汽車和鋼鐵行業的人士對我國鋼鐵工業發展的新形勢以及鈮微合金技術的最新進展進行了探討。而年會的主角——中信微合金化技術中心就隸屬于中信金屬有限公司。

據公開資料顯示，中信金屬有限公司（以下簡稱“中信金屬”）于1988年1月設立，注冊資本為38.67億元，是中國汽車工程學會的理事單位、中國汽車工業協會會員單位、汽車輕量化技術創新戰略聯盟理事單位。中信金屬的鈮產品業務、鋼材產品業務與汽車行業密切相關，其中每年應用在汽車領域的鈮產品銷售額超過10億元人民幣。

助力中國汽車輕量化有序推進

在過去十年中，我國汽車輕量化工作取得很大進展，無論是設計、材料，還是制造技術都有明顯進步，最重要的是輕量化的理念與認識上有了質的飛躍。在此過程中，中信金屬與中國汽車工程學會、汽車輕量化技術創新戰略聯盟單位的通力合作，從最初將汽車輕量化理念和輕量化技術引入中國、到上下游汽車輕量化產品開發支持、再到行業技術交流平臺的搭建，一步步助力我國汽車輕量化有序推進。

1）首次將汽車輕量化理念和技術系統引入中國

據路洪洲介紹，早在2005年，中信金屬就將巴西“汽車用鈮微合金化鋼”國際研討會資料引入中國，并于2006年正式出版為《鈮微合金化汽車鋼板》。在該書中，寶馬汽車專家做了“輕量化車身的功能設計——如何根據結構要求來確定車身材料”的技術報告，系統介紹了汽車輕量化工程，汽車輕量化的設計、工藝、材料選用以及成本曲線，尤其為了能評估輕量化工程的效果設定一個標準，引入了一個專用的輕量化系數l。

書中介紹了汽車的安全、剛度以及抗凹陷性等與輕量化和高強度應用的關系；輕量化與提到減少燃料消耗量，以及實現acea組織對汽車的二氧化碳排放量（與燃料消耗量直接相關）規定的關系；汽車減重100kg對于燃油消耗、排放、制動距離以及加速性能的關系等。這些資料首次系統地闡述汽車輕量化，有重要的啟蒙作用，這讓中國汽車行業對汽車輕量化獲得了新的認識。

為進一步推動中國汽車輕量化的發展，從2007年開始，中信金屬連續8年組織汽車上下游行業整車和原材料專家前往歐洲車身會議觀摩學習，車身輕量化是該會議的重點和特色，每個車型都會介紹輕量化系數、輕量化設計、輕量化材料應用以及輕量化工藝技術的應用。參會的中國專家由此對歐美汽車車身技術和車身輕量化技術得到了直觀的、前所未有的認識。

路洪洲表示，中信金屬的上述工作為汽車輕量化技術創新戰略聯盟的建立奠定了基礎。經過多年的推動，汽車行業與材料行業很快達成了共識，那就是：“輕量化是未來汽車技術發展的重要方向之一，無論傳統車還是新能源汽車，輕量化是汽車重要的共性關鍵技術”。

2）支持上下游輕量化開發 推出創新解決方案

在過去的十年間，中信金屬先后和上下游單位開發系列汽車鋼鐵材料，包括：含鈮的高強低合金鋼（hsla）、雙相鋼（dp）、熱成形鋼（phs）、深拉延鋼（if鋼）、烘烤硬化鋼（bh）、大梁鋼、車輪鋼、齒輪鋼、彈簧鋼、耐磨鋼等。

在此基礎上，通過研究零部件設計和制造工藝優化，先后開發了輕量化b柱、保險杠橫梁、車輪、車架、板簧、排氣系統、齒輪等汽車零部件。

“近幾年來，中信金屬先后和上下游單位開發了輕量化廂式貨車、轎車運輸車、廂式車半掛車、中置軸廂式物流車、中置軸轎車運輸車、自卸車、礦用自卸車、倉柵車等總成及整車。” 路洪洲表示，“在多年的開發合作中，目前已相應的形成了鈮微合金化材料技術解決方案、含鈮零部件輕量化技術解決方案、和鈮微合金化整車集成技術解決方案。”

3）搭建開放性汽車輕量化技術交流協作平臺

為深入認識中國自主品牌與國外汽車工業發達國家的差距，中信金屬牽頭和相關行業單位聯合組織召開了7屆“汽車benchmark分析及汽車性能開發技術研討會”，對每年的國內外車身技術進展進行系統研究和總結。同時為了推動我國自主品牌車身技術以及輕量化技術的進步、提供汽車行業車身交流平臺，參考歐洲車身會議的開放、共享、技術引領的模式，2011年——2012年由中信金屬和汽車輕量化技術戰略聯盟及中國汽車工程學會經多次商議下，于2013年正式啟動的高水平行業平臺會議“中國輕量化車身會議”。

中國輕量化車身會議主要由整車企業的車身開發團隊聚焦一個具體車型，介紹該車身的車身開發、設計理念、設計方法及工程分析技術、最新的制造工藝和輕量化材料，安全和剛度以及輕量化等核心性能的實現等。截止2017年，中國輕量化車身會議已走過5年，搭建了一個中國汽車行業前所未有的、開放的車身技術交流平臺，成為原材料企業與整車企業的紐帶，見證了自主品牌的發展壯大、正向開發和性能開發、平臺化以及輕量化技術快速發展的歷程。此外，為推動中國原材料企業evi技術和模式的發展，中信金屬和中國汽研等聯合創建了“中國汽車evi及高強度鋼氫致延遲斷裂會議”。

上述行業公益性交流協作平臺的創建，推進了我國汽車輕量化的進程以及汽車工業的發展，對自主品牌汽車、以及汽車原材料企業的發展起到了助力作用。

中信金屬鈮微合金化技術系列技術案例

據路洪洲介紹，鈮是一種在火箭和導彈發動機以及航空發動機、汽車、船舶橋梁、能源運輸上起著重要作用的金屬。早在上世紀20年代，人類工程師就發現了鈮的重要性能。鋼鐵中僅需加入0.03%的鈮，就可以讓強度提升30%以上，實現強度和韌性同時提升。阿波羅飛船服務艙的噴管擴張段、阿波羅登月飛船的主發動機噴管，就采用了c-103鈮合金。

“工業上有一種說法，鈮是‘工業味精’。我給出了一個成語來表述：點‘鈮’成金，首先，一點點的鈮就可以大幅度提高金屬材料的性能；其次，加入鈮可以化腐朽為神奇，成為航天航空等不可或缺的貴重材料。”路洪洲表示。據他介紹，在高性能汽車材料中的含量僅為0.01——0.05%，如雙相鋼、熱成形鋼、大梁鋼、車輪鋼、彈簧鋼等汽車輕量化材料，但一旦進行鈮微合金化處理，上述材料的性能就有了大幅度的提升。但我國的鈮礦的品位大多比較低，品位僅0.12——0.15%。品位的差距使得我國鈮礦的開采成本遠高于進口，這也是我國近幾年來大量依賴從國外進口鈮資源的原因。”為了保障我國鈮資源能源供應，2011年，由中信金屬、寶鋼、鞍鋼、首鋼和太鋼聯合成立的中國鈮業投資控股有限公司，出資19.5億美元，收購了巴西礦冶公司 15%的股權，保證了我國的鈮資源供應。

目前鈮微合金化材料已在汽車行業有廣泛地的應用，新的鈮微合金化技術開發也在持續推動行業的整體進步。路洪洲以中信金屬的合作開發系列技術案例進行介紹：

●中信金屬和興民智通、北京航空航天大學、本鋼等聯合開發的鈮微合金化rs590車輪鋼以及通過輕量化設計、焊接工藝優化，開發的輕量化22.5×8.25英寸的車輪重量僅為31.5kg，達到國際先進水平，22.5×9英寸的車輪重量僅為37kg，目前已經批量供貨達百萬只以上，作為旋轉的簧下質量構件，輕量化商用車車輪有效地促進了商用車的節能減排。

●中信金屬與寶武鋼鐵、馬鋼等聯合開發高彎曲性能、抗氫致延遲斷裂的1mpa鈮微合金化熱成形鋼實現了全球首發，其鋼材及熱成形零部件均已批量供貨，滿足了主機廠的碰撞安全需求、提高了汽車安全性能。

●中信金屬和安陽鋼鐵、駐馬店中集華俊等開發的高強度掛車用鋼ag700，ag750和ag800等高強度鋼和輕量化掛車也已經批量應用，整車減重18——25%，助力了商用車限載限超以及新國標gb1589的實施。

●中信金屬與一汽、東風、寶鋼和太鋼開發的排氣系統不銹鋼和排氣系統零部件也已經大規模應用，支撐了我國汽車排放標準的實施。

研發將向動力總成和新能源領域延伸

隨著汽車輕量化的不斷深入，鋁合金和鎂合金的應用越來越多，尤其是鋁合金車身沖壓構件和鑄造構件，對此，路洪洲表示，“目前中信金屬開發了新型的鑄造鋁合金細化劑，在鋁合金零部件鑄造過程采用鋁鈮硼細化劑替代傳統的鋁鈦硼細化劑可以顯著細化晶粒、減少縮孔縮松，提高鑄件的疲勞性能、減低零部件重量，未來中信金屬將在該領域做深入的研究和發掘，以支撐我國鋁合金鑄造汽車零部件的品質提升。”

他同時指出，新能源汽車當前已成為國家戰略，而新的電極材料、emc和電機等用磁性材料也成為限制新能源汽車發展的瓶頸和機遇。中信金屬將緊跟國家戰略，堅持創新驅動，下一步將從車身和底盤的技術開發向傳統汽車動力總成以及新能源汽車電池、電機和電控延伸。

此外，中信金屬還將進一步提升汽車領域的evi服務能力，以期更好地為汽車上下游提供技術支持，尤其是汽車產品開發的先期介入的技術支持。“中信金屬每年提供項目經費與上下游聯合開發高性能汽車材料和汽車產品，我們希望與更多的汽車上下游優秀企業合作，共同推動行業的技術進步。”

對汽車輕量化行業的建議：

過去的十年，中國的汽車輕量化經歷了從概念認識、新型輕量化材料的開發，到如今的輕量化設計、制造工藝和新材料耦合的零部件和整車開發等三個過程。但主機廠的輕量化工程推動工作并不順暢，這里有很多原因，包括成本、供應商體系、法規、消費者的認識等等。路洪洲指出，解決這個問題需從以下幾個方面著手：

第一、汽車輕量化解決方案體系建設，目前自主品牌主機廠在重量管控、新材料應用、輕量化成本分析等方面取得了較大的進展，但很少有主機廠具備各部件和總成的系列輕量化解決方案能力，多數從cae工程分析和材料應用的角度進行輕量化車型及零部件的開發，造成了產品部門、工程分析部門、成本管控部門對輕量化部門不便協同的問題。

自2016年，中信金屬啟動了“典型構件的系列輕量化解決方案”研究項目，通過總成的數字化等效子模型的開發，進行b柱總成和前保險杠橫梁總成的系列輕量化方案開發，大大縮短了開發流程，形成了包括重量、成本、安全、制造工藝性、供應商資源的多維度輕量化方案矩陣，基于該矩陣，主機廠可以根據新開發車型的定位和性能需求，直接在數據庫中選擇合適的輕量化方案，讓產品部門、工程分析部門、成本管控部門和輕量化部門在方案的層面進行溝通，降低了主機廠輕量化的推進難度。

第二、車身正向選材體系的開發，盡管自主品牌多數主機廠已經開始正向開發，目前自主品牌車身材料的選擇主要通過工程師的經驗、對標車型參考和原材料企業的推介，尚未形成正向選材系統和體系，制約了新材料的應用和輕量化的進程。

近年來，中信金屬和奇瑞汽車、寶武鋼鐵、武漢上善等組成攻關團隊，基于車身環狀結構理念，從整車性能需求和零部件功能需求、成形焊接等制造工藝需求、和綜合成本三個維度進行選材，首先通過汽車碰撞安全性能和剛度要求評估、零部件吸能和局部剛性等要求評估、零部件成形特征和焊接工藝窗口評估、耐腐蝕性能要求評估、成本評估等角度，通過邏輯計算最終推薦合適的材料，以達到“合適的材料用在合適的地方”訴求和選材理念。

路洪洲坦言，盡管“典型構件的系列輕量化解決方案數據庫”和“車身正向選材系統” 的構建難度較大，需要整車企業的多個部門、供應商以及科研院所配合，但這兩個體系將對支撐中國汽車輕量化起到舉足輕重的作用。“中信金屬作為第三方平臺單位，愿意和上下游單位一道、投入人力物力做更多的嘗試，推動我國汽車輕量化的進程。”

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