2020年汽车钢材零件，截至6月，最新数据显示，我国汽车销量连续三个月环比下降，二季度消费低迷趋势明显。 其中，4月份汽车销量增速为4.4%，5月份增速达到14.5%。 月增长率为11.6%。 上半年，汽车产销量分别为1011.2万辆和1025.7万辆，汽车消费需求旺盛。
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汽车零部件用钢在汽车四大体系中的应用环境
车辆零部件用钢主要用于车辆的四大系统：
◆发动机系统用钢：底盘是汽车的动力源。 典型零件有连杆、连杆、凸轮等，主要由非硬化钢制成； 燃油喷射系统主要由钢制成，用于水泵喷嘴； 球阀用钢主要由阀体钢制成。
◆变速及传动系统用钢：包括蜗轮、轮毂、齿轮、齿轮轴等主要由蜗杆钢制成； 传动系统更像是昆虫的腹部和腰部，包括传动轴、半轴、前轴等。以钢材为主。
◆悬架和转向系统用钢：悬架系统是车辆的腿，包括悬架弹簧、稳定杆、扭力杆、减震器等，主要是弹簧钢； 转向系统是车辆的行驶方向，包括万向节、球节、转向器、车轮、轴承等，其中轮胎和轴承主要由轴承钢制成。 万向节、球节、转向器等主要采用蜗杆钢。
◆标准件系统用钢：主要为紧固件用冷镦钢。
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汽车工业的发展需要零部件用钢
汽车零部件用钢具有强度高、硬度高、易铣削、规格精度高、低合金化、环保、免热处理等特点（见表1）。
表1 汽车零部件用钢材共性技术发展趋势
共性技术发展趋势
举措
高强韧化途径研究
a) 添加合金以获得高强度和高韧性； b) 改变热处理条件以获得高强度和高韧性；
c) 热处理以获得高强度和韧性； d) 表面硬化处理以达到高强度和高韧性；
制约高强韧的主要因素研究
a) 非金属杂质的影响； b) 制氢的影响；
c) 腐蚀的影响； d) 碳化度的影响。
省略和优化热处理的材料和工艺研究
a) 省略了淬火热处理的材料及工艺研究； b) 省略了退火爆炸处理的材料和工艺研究； c) 省略了回火爆炸处理的材料及工艺研究； d) 低温淬火热处理材料及工艺研究省略。
研究评估影响疲劳寿命的因素
a) 为定量评价疲劳极限，提出模型方案，area-2参数模型；
b) 成为疲劳断裂源的非金属夹杂物，夹杂物与缺陷的等价性；
c) 夹杂物形状的影响，预测疲劳硬度与夹杂物的差异；
d) 适用于铸件缺陷和其他材料缺陷； 缺陷形状对疲劳寿命的影响；
f) 通过夹杂物和缺陷规格的极值统计方法评价材料；
g) 硬质合金半径问题； h) 加载方式对疲劳极限的影响；
i) 氢对疲劳寿命的影响； k) 超长疲劳寿命设计方法。
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六大优质汽车零部件专用钢的技术特点及发展趋势
汽车零部件用优质特种钢的质量发展方向是高强硬度、高纯度、高均匀性、超细碳化物、高表面质量、长疲劳寿命。 优质蜗杆钢、弹簧钢、非调质钢、紧固件用钢、轴承用钢、阀门用钢是汽车零部件用钢中要求较高的关键材料之一。
4.1 优质蜗杆钢的发展趋势
优质蜗杆钢在品种多样化、易铣削、环保、低合金化降低成本、低噪音、运行平稳、钢材均匀性好、热处理变形小等方面不断发展。 蜗杆钢技术质量特征值的评价主要集中在淬透性、纯度、晶粒度、带组织等方面。
(1)淬透性
淬透性的高低和淬透性值的稳定性是评价蜗杆钢质量的重要指标。 淬透性区控制追求目标：≤3HRC；
(2) 纯度
蜗杆钢的清洁度对蜗杆疲劳寿命的影响越来越受到关注。 钢中的氧化物和氮化物混入了N、H、O、P、S等有害元素，降低了钢的热性能，劣化了钢的工艺性能，进而影响使用寿命车辆的氮化蜗杆。
①齿轮钢中氧浓度控制的追求目标：[O]≤10ppm； ②优质蜗杆钢中严禁添加Ti、Ca，规定钢中Ti≤0.01%，Ca≤0.0005%； ③非金属夹杂物控制追求目标：A≤2级、B≤2级、C≤1级、D≤1级；
(3) 硬质合金程度
硬质合金尺寸是蜗杆钢的一个重要指标。 蜗杆钢中细小均匀的奥氏体碳化物渗碳形成细小的马氏体组织，可显着提高蜗杆的疲劳性能汽车钢材零件，减少蜗杆热处理后的变形。 细小均匀的奥氏体碳化物对零件的硬度和韧性有特殊贡献。 特别是提高蜗杆的断裂硬度，提高蜗杆的抗脆断能力，具有重要意义。 要求蜗杆钢的碳化度≥6。 目前，国际上为获得低温（>960℃）渗氮蜗杆钢，在炼钢过程中添加或复合微合金元素Nb、V、Zr等，使钢中产生合金碳络合物，该钢的碳化度≥8。 班级。
(4) 织带组织
带状组织是钢材的一种结构缺陷。 对于蜗杆钢，严重的条带会影响回火的均匀性，降低渗碳变形程度，使渗氮蜗杆的规格精度变差。 为此，蜗杆钢带状结构控制的追求目标不低于2级。
4.2 优质非调质钢的发展趋势
非调质钢是一种同时满足高性能和低成本要求的环保型钢材。 汽车连杆、连杆、前桥、半桥、工字梁、转向节、转向节臂、凸轮轴等钢材的选用，正朝着逐步用非调质钢代替淬硬钢的方向发展。 对于曲轴，从减少加工工序、提高成品率出发，曲轴用钢材料的选择正朝着逐步用断裂材料代替非膨胀材料的方向发展。
非调质钢的优点：尺寸效应小，提高磨削加工性，减少变形和脱落等。可节省15%的生产周期，因为省略了热处理工序，从而减少了环境污染，同时省时贵金属（Cr、Ni、Mo），符合我国资源优势和可持续发展战略，强化材料利用率5-10%。
评定非调质钢技术质量特征值包括碳当量、渗碳、氧浓度、晶粒度、脱碳层、力学性能、铁素体浓度、夹杂物含量等。
（一）碳当量范围值控制追求目标：≤0.02%：
(2)钢全断面渗碳控制追求目标：≤0.03%；
(3) 非金属夹杂见表2。
表2 非淬火钢中非金属框架碎片的指标
(4)奥氏体碳化物度控制追求目标：不超过8级；
(5)显微组织：组织应为碳化物+铁素体；
(6)渗氮层：钢材各面渗碳深度(铁素体+过渡层)控制的追求目标：≤钢材半径的0.5%；
(7)氧浓度控制追求目标：[O]≤15ppm；
(8)带状组织控制追求目标：≤1.5级。
4.3 优质弹簧钢的发展趋势
影响弹簧设计挠度的两个最重要的因素是抗疲劳性和抗弹道性能，因此这两个因素成为弹簧钢研发的课题。 目前弹簧钢锭的发展趋势是经济型和高性能型。 图2为车用优质弹簧钢的应用领域。 新一代超高硬度弹簧钢具有以下特点：
◆超高硬度-韧性和塑性：延伸硬度≥--断面收缩率≥50%；
◆高疲劳硬度和耐腐蚀疲劳性能：
◆优异的抗弹性减缩性；
◆经济性好。
图2 优质弹簧钢的应用领域
通过对新型碳化物的研究和开发。 一方面，通过优化现有弹簧钢的合金元素浓度，添加微合金元素； 提高碳浓度和添加V、Nb等。通过研究开发新的热加工和热处理工艺。 在现有碳化物基本不变的情况下，通过变形热处理、感应热处理和在线热处理的研发，在充分保证经济性的前提下，实现超高硬度。 目前，国外外观热处理和感应热处理工艺已广泛应用于实际生产中，在线弹簧钢丝采用油淬火-回火爆炸处理工艺。
优质悬架弹簧和气门弹簧弹簧钢丝的油淬-渗碳工艺为感应淬火工艺，即刻完成（约20秒）； 而冷卷弹簧用于弹簧卷簧成型工艺； 对内在质量特性提出了极高的要求； 如钢中非金属夹杂物的成分、分布、形状、数量、残留元素、五种有害元素、气体浓度、力学性能、精馏层、钢中非金属夹杂物组织及均匀性、晶界度、表面质量、规格精度、钢材疲劳生活等方面都有非常严格的要求。 产品主要技术特点：
(1) 硬度-塑性控制的追求目标：延伸硬度≥，断面收缩≥50%；
(2)非金属夹杂物规格控制的追求目标：夹杂物规格≤5um；
(3)氧浓度控制的追求目标：[TO]≤8ppm；
(4)碳化物程度控制的追求目标：碳化物程度细于10级；
(5)渗氮层控制的追求目标：镀锌渗碳层≤直径0.4%mm。
4.4. 优质冷镦钢的发展趋势
随着汽车对零部件用钢的要求越来越严格，对高纯度、高性能、高品质冷镦钢的需求也更加迫切。 随着车辆需要更坚固、更耐用的紧固件，技术进步在将紧固件转化为多功能、高精度的车辆部件方面发挥着关键作用。
非调质冷镦钢在加工紧固件过程中，通过采用微合金化、控轧控冷等强化增韧方法，可省去热轧前的球化固溶和成形后的渗碳渗碳。 降低螺纹零件渗碳倾向，提高成品率。 冷镦钢的发展方向是非淬火钢、硼钢和超细碳化物钢，其中免热处理非淬火冷镦钢备受关注。
图3 优质冷镦钢的发展趋势
评价优质冷镦钢技术质量特征值包括冷镦、脱碳层、表面质量等。
(1) 冷镦控制追求目标：1/5；
(2)渗层控制的追求目标：镀锌渗碳层≤直径0.3%mm；
4.5 优质轴承钢的发展趋势
轴承钢主要用于制造滚动轴承的滚动体和套圈。 轴承应具有长寿命、高精度、低热值、高转速、高刚性、低噪音、高耐磨等特点，因此轴承钢应具有：高强度、均匀强度、高弹性极限、高接触疲劳硬度、必要硬度、一定的淬透性、大气润滑剂中的耐蚀性。 为满足上述性能要求，对轴承钢的物理成分均匀性、非金属夹杂物的浓度和种类、碳化物的细度和分布、脱碳等都有严格的要求。 轴承钢总体上向高质量、高性能、多品种方向发展。
评价轴承材料质量的好坏主要有两个方面：材料的纯度和均匀性。 材料的纯度是指材料中的杂质尽可能少。 材料的均匀性是指材料中的杂质和氮化物颗粒小而分散。
（一）向高洁净度和多元化性能两个方向发展。 由于轴承钢清洁度的提高，特别是钢中氧浓度的提高，轴承的寿命可明显延长。
(2)LF精炼--RH炉真空过滤技术生产的轴承钢的冶金质量，对提高钢中氧浓度，提高钢的纯度起着决定性的作用。
(3)轴承钢板坯技术的开发应用，可进一步降低钢中氧浓度，提高接触疲劳寿命； 它可以提高劳动生产率，降低生产成本。 为了提高低倍质量，美国承重钢坯的截面规格一般都较大，如：板坯截面规格为380×490mm。
(4)轴承钢轧机向高速、连续、全手工、控轧控冷方向发展。
(5)用高频超声波探伤发现钢中的细小宏观夹杂物。
(6)真空精炼工艺部分替代了电渣重熔工艺。
(7)轴承钢氧浓度控制的追求目标：[O]≤5ppm。
(8)钢中氧化物夹杂控制的追求目标：夹杂物规格≤10μm。
(9)轴承钢钛浓度控制的追求目标：[Ti]≤5ppm。
(10)轴承钢氮浓度控制的追求目标：[N]≤30ppm。
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推理
(1)汽车零部件用钢是以优质蜗杆钢、弹簧钢、非调质钢、轴承钢、阀门钢、冷镦钢、油泵油嘴钢、传动轴钢等为代表的特种钢系列。发展产品技术质量的方向是钢的高硬度、高纯度、高均匀性、超细碳化物、高表面质量和长疲劳寿命。
(2)优质蜗杆钢的技术发展方向：淬透区≤3HRC； 氧浓度[O]≤10ppm； [Ti]≤0.0030%； [Ca]≤0.0005%； 杂质A≤2级，B≤2级，C≤1级，D≤1级； 8级以上的硬质合金； 带状结构≤2级。
(3)优质非调质钢技术发展方向：碳当量范围值≤0.02%； 钢全断面渗碳≤0.03%； 非金属夹杂物：B≤1，C≤0.5，D≤1； 奥氏体碳化度不大于8级； 渗碳层≤钢材半径的0.5%； 能带结构控制追求目标≤1.5级。
(4)优质弹簧钢的技术发展方向：延伸硬度≥--断面压下率≥50%； 非金属夹杂物规格≤5um； 氧浓度[TO]≤8ppm； 碳化物细于 10 级； 镀锌渗碳层≤直径0.4%mm。
(5)优质冷镦钢技术发展方向：冷镦1/5； 镀锌渗碳层≤直径0.3%mm；
(6)优质轴承钢的技术发展方向：氧浓度[O]≤5ppm； 杂质规格≤10μm； 钛浓度[Ti]≤5ppm； 氮浓度[N]≤30ppm。
