都是大公司,別在鋼材強度上糊弄人

各大車型上市時，廠家總會自信滿滿地拿出自己白車身用鋼數據，各種高強鋼、超高強滿天飛，強度數據分分鐘破千。

且不討論強度數據的真實性，首先讓我疑惑的是，這說的到底是何種強度？！抗拉強度和屈服強度可不是一回事。都是大公司，可別在這上面糊弄咱。 

◆ 變形到哪樣算是壞了？

要說清這個問題，我們得先來溫習一下什麼是彈性變形與塑性變形。

彈性變形：材料在外力作用下產生變形，當外力取消（缺失）後，材料變形即可消失並能完全恢復原來形狀的物理現象，就像輕輕捏裝著水的氣球。

塑性變形：材料在外力的作用下產生形變，當施加的外力取消後當外力取消（缺失）後，材料不能恢復原狀的一種物理現象，就像捏橡皮泥。

與彈性變形相反，發生塑性變形後的材料在外力去除後不能全部恢復，會殘留一部分變形。一般來說，永久失去原有狀態，就算是「破壞」了。

所以可以這麼理解：彈性變形階段鋼材沒有被「破壞」，而塑性變形階段鋼材算是被「破壞」了。

◆ 什麼是屈服強度、抗拉強度？

簡單來說，屈服強度表徵材料由彈性變形階段進入塑性變形階段時的特徵參數，標誌著宏觀塑性變形的開始（屈服強度只針對塑性材料）；而抗拉強度則表徵材料變形階段的最大應力，是材料拉斷前承受的最大標稱拉應力。

也就是說，這兩種強度是材料狀態發生質變的節點：

屈服強度——彈性變塑性

抗拉強度——塑性變斷裂

所以

屈服強度＜抗拉強度

 

在外力作用下，發生較顯著變形而不被破壞的材料，稱為塑性材料；發生細小變形即被破壞的材料，稱為脆性材料。

通常將材料經拉伸試驗後，斷裂延伸率大於5%的材料稱為塑性材料，一般鋼材都能滿足這個條件，也就是說大部分碳鋼都為塑性材料。

◆ 車廠通常使用哪個數值呢？

通過以上分析可知，抗拉強度是較屈服強度大的，一般和屈服強度之間有數百的差異，不排除有些廠家為了吸引用戶而使用了數值更大的抗拉強度。

下面我們就來列舉幾種常見的汽車用鋼，比較一下這兩種強度的差異：

鋼材牌號	屈服強度（Mpa）	抗拉強度（Mpa）	差異
Mild 140 /270	140	270	130
BH 210/340	210	340	130
IF 260/410	260	410	150
DP 280/600	280	600	320
TRIP 450/800	450	800	350
HSLA 490/600	490	600	110
CP 700/800	700	800	100
Mart 950/1200	950	1200	250
MnB	1200	1600	400

可以看到鋼材的屈服強度和抗拉強度之間差異還是較明顯的：對於低強度鋼（屈服強度小於210MPa），差值基本在一倍左右；而高強度鋼（屈服強度在210MPa～550MPa之間），差值則在0.5倍左右；超高強度（屈服強度大於550Mpa，包括熱成型鋼）等，也有0.3倍左右的差值。隨著強度提高，幾百Mpa的區別就如鴻溝一般。

所以，為了數值上更加漂亮，在未明確指明哪種強度的情況下，廠家可能會更加傾向於使用抗拉強度。

◆ 到底用哪個更合適？

那麼，彈性變塑性和塑性變斷裂，到底選擇鋼材的哪種狀態來評定安全性才合適？

 

汽車車身結構複雜，區域不同、使用目的不同，材料特性也相應存在差異。

諸如覆蓋件、車身潰縮區上所使用的低強度鋼，在單向拉伸時有著明顯屈服，之後則是大規模塑性變形直到最終斷裂。對於這種材質，評判標準應該是採用屈服強度，因為後面的塑性變形階段變形量很大，這類結構來說，過了屈服階段後就失效了；

而諸如汽車大梁、ABC柱等高強度鋼，在單向拉伸過程中沒有明顯屈服出現，斷裂之前的過程中，整體塑性變形量很小，在斷裂之前對於整體結構都是有效的，所以對於高強度鋼應該用抗拉強度來衡量。

◆ 不能過分迷信廠家提供的參數！

鋼材強度越高越好嗎？未必——

材料強度會影響製造過程，廠家是否能發揮這塊「好鋼」的最大潛力也是重點評判標準。材料屈服強度增高，對應力腐蝕和氫脆就越敏感，材料的抗脆斷強度則降低；材料屈服強度低，冷加工成型性能和焊接性能好、材料的脆斷危險性增加等等；

另外，由於處理工藝、化學成分、產地之間的區別，鋼材的來源也是重點評判標準。以最早應用於車身製造之一的雙相鋼（DP）為例：

牌號	主要化學成分（%）			屈服強度（Mpa）	抗拉強度（Mpa）	單位
	C	Si	Mn
DP780	0.18	0.60	2.50	420~550	780	寶鋼
DP980	0.15~0.19	0.35~0.65	1.7~2.0	550~730	980	JFE

可以看到即使同為DP鋼，材料特性還是存在明顯差異的。相同的道理，即使強度類似，但由於處理工藝以及化學成分之間的區別，材料成型以及焊接能力也存在差異。

至於產地的影響，我們以鐵礦出口量世界第一的澳大利亞為例，由於其鐵礦石純度高（含鐵量80%以上）、含磷量低（磷會提高鋼的冷脆性、造成環境汙染），埋藏淺等優點，被公認為高質量鐵礦大國。要知道中國可是世界第一大鐵礦石國！（中國大部分鐵礦含鐵量只有30%～40%，雜質多，屬於劣質鐵礦石）。

◆ 還有沒有其他的鋼材參數可供參考？

強塑積：也稱靜態韌度，表徵強韌性能力。鋼材的抗拉強度與總伸長率的乘積，表示鋼在拉伸試驗過程中所吸收的能量或外力拉斷試樣時所作的功。這個數值越高，表示材料拉斷前吸收的能量越多。

屈強比：屈服強度和抗拉強度的比值，概念是基於如何衡量塑性變形開始到斷裂之間有多大預留空間而引入的。屈強比低帶來的好處是在鋼筋發生塑性變形時，就會引起重視，不至於出現更危險的脆性變形。屈強比高則表示材料的抗變形能力較強，不易發生塑性變形。

由於汽車碰撞往往是毫秒之間，後者更合適。

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◆ 小結

隨著大家開始重視汽車用鋼，廠家到底是使用屈服強度和抗拉強度是一個繞不開的話題，也必將繼續討論下去。一方面，這兩種強度確實存在著差異，作為消費者希望廠家不要渾水摸魚；另一方面，消費者本身也不可過分迷戀簡單的帳面數據，汽車身後龐大的製造體系才是安全得以保證的關鍵。