随着碰撞安全车身轻量化要求的提高，热冲压成型工艺也逐渐发展成熟。目前，高强钢热冲压件在新能源车上的应用大幅增长，其比例达到了 39 - 43%，零件数量平均为二、三十件，从公斤数方面来看也在持续增加。截至 2022 年底，中国建成的热冲压生产成型线数量已达 300 多条。此行业呈现出蓬勃发展的态势。若国内汽车产量每年上探到 3000 万辆车，且整车出口市场不断增加，那么整个热成型行业以及市场仍有很大的发展空间。
一、热成形钢应用场景
热成形技术是专门用来成形超高强度钢板冲压件的技术。它能在高温下冲压板材，并且在模具中进行冷却淬火，以此形成强度极高的冲压件。目前在汽车车身结构件的生产中被广泛应用，像车门防撞梁、前后保险杠的 A 柱、B 柱、中间通道等。如下图所示。
采用热成形钢板冲压件的零件通常为车身碰撞传力路径的安全结构件。这些零件大多要求具有高强度，其作用是防止碰撞时过分变形以及入侵乘员生存空间。同时，对零件的韧性也有一定要求，像车门防撞梁、B 柱等。在发生碰撞并变形时，不能过早弯折断裂，以此起到吸收能量的作用。
轻量化以及对碰撞安全的要求日益提高，这使得热成形钢在汽车骨架上的应用比例持续扩大。从图中可以看出，以 Volvo 为例，XC90 在 2015 年时热成形钢单车用量从第一代的 7%提升到了 38%。国内的车企大幅度提升了热成形钢的应用占比，部分电动车企开始在电池包结构件上批量生产应用热成形钢。
二、材料性能要求
为保证乘员舱的完整性以及防撞性能，通常对于热冲压材料（一般指含硼钢）有以下这些需求：
1. 高的材料强度；
2. 良好的弯曲断裂韧性；
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5.镀层材料还需求较好的耐蚀性（分为镀AS、镀锌和裸板）；
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7.良好的点焊、激光焊性能。
现在随着汽车安全件的精细化设计需求，一方面需要高强度的硼钢，另一方面也需要中等强度的高韧性热冲压材料作为软区材料。比如 B 柱的下端会使用低合金高强钢 6Mn6 等。此类材料有这样的需求：具有高弯曲韧性、良好的可焊性以及较大的临界冷却速度，其室温组织可以是铁素体、珠光体或马氏体组织。
三、行业用材分析
1、行业用材现状• 从基材来讲：
目前热冲压钢板主要应用的是特定强度级别的材料，这些材料被用作硬区部位。硬区部位需要超高强度，以减小或防止变形。
基于激光拼焊技术的成熟，500 等强度级别的材料被用于激光拼焊件的低强度部位，这些材料包括 TWB 等。
沃尔沃 XC90 车型的纵梁和 B 柱的端部（黄色区域）设计成了软区。该部分材料的 VDA 弯曲角通常比热成形后的材料大很多。在碰撞时，它的有效变形行程比较大，能够起到吸能的作用。
• 从表面涂层来讲：
安赛乐米塔尔在华的专利属于常规镀层材料。该专利对常规涂层的工艺窗口、涂层结构与厚度进行了严格限定，常规涂层的镀层重量为 70g/m²，热冲压后总厚度为 30 - 50μm。这使得该材料处于安赛乐米塔尔及其授权公司（如现代制铁、新日铁、VAMA、TKS 等企业）的垄断之中，其价格相对较高，货源比较单一，供货周期也较长。国内的宝钢、首钢、唐钢、马钢等钢厂都在批量供应这类材料。例如宝钢，主要是通过将加热窗口错开的方式来规避专利。然而，因为 AM 在不同国家和地区的专利权利要求存在差异，所以国内钢厂的材料在欧盟、北美、日韩、巴西等主要汽车市场使用和销售时，需要特别留意专利侵权的问题。
2019 年，东北大学易红亮教授团队发明了一种新的薄镀层材料。这种材料能降低涂层厚度重庆宝钢汽车钢材部件有限公司，热冲压后涂层总厚度为 10 - 25μm。同时，还能调整工艺窗口，提高温度并缩短时间。它可以错开安赛乐米塔尔的加热窗口，热处理后镀层厚度和结构能够规避安赛乐米塔尔的专利限制。目前，已授权国内 TAGAL 和马钢两家钢铁企业进行生产，并且获得了 GM、长城、奇瑞、一汽、东风、岚图等国内外数家主机厂的认证通过或正在认证中。
裸板材料指表面无镀层的材料。这种材料没有镀层专利，能采用国内外很多钢厂的材料，像蒂森、现代制铁、首钢、宝钢、本钢、马钢等。与镀层材料相比，裸板原材料成本较低。然而，裸板在加热时会氧化，其表面会生成一层氧化皮，通常需要增加抛丸工序来进行表面处理。如果控制不当，抛丸后裸板还会有一定程度的变形，并且会污染环境。裸板材料的韧性比铝硅镀层板高。裸板材料的原材料价格比铝硅镀层板低。所以裸板材料的应用较广泛。
2、行业用材趋势
碰撞安全、轻量化、低成本以及防腐效率等方面持续有高需求，这引导了热成形钢在高强度、高韧性和经济性耐蚀这三大方向上的研究与应用趋势。
高强度（硬区）：、、。
高韧性（软区）：、。
经济耐蚀：薄镀层热成形钢、新型无镀层表面抗氧化材料。
四、零件生产工艺
• 一般零件
热冲压零件的典型生产工艺如下面的图（铝硅板）所示，其主要核心工序包含：将材料进行加热（达到奥氏体化状态）；接着进行淬火成型；然后进行激光切割。裸板在淬火之后还需要进行一道抛丸工序。
• 特殊工艺零件
碰撞安全对不同区域材料的规格和性能需求各异。为了满足不同需求，实现精细化、定制化设计，同时体现轻量化收益，近年来，TWB（激光拼焊）、TRB（变厚度轧制板）、Soft zone（强度软区，分模内与炉内 2 种）、Patch（补丁板）这四种创新工艺已被广泛应用于量产。如下图所示为沃尔沃 XC90 同时使用到的 4 种工艺示意图，其中 B 柱使用的是 TRB+TWB 的组合工艺。
①TWB（激光拼焊）
材料需在激光拼焊厂拼焊为二次板料，接着运送至热冲压厂进行加热淬火成型。以激光消融焊为例，拼焊料的典型生产工序如下面图 6a)所示。目前可供货的供应商有宝钢 TB、宝钢阿赛洛、鞍钢钢加等，工艺包含消融焊、填丝焊、消融+填丝焊等。
下图展示了有着多种等级和厚度的激光焊接门环。此技术能够降低非关键区域的面板厚度，进而有助于降低零件的整体质量。B 柱底部的低强度产品在发生侧面碰撞时有助于消散碰撞能量，在碰撞能量管理方面起着关键作用。
具有多个等级和厚度的六片式定制激光焊接板
②TRB（变厚度轧制板）
它是一种金属板，是通过柔性轧制工艺生产出来的。在钢板的轧制过程中，利用计算机进行实时控制和调整轧辊的间距，这样就能得到沿轧制方向上按照预先定制的厚度连续变化的板材。其生产示意图如下面所示。目前，可供货的供应商有 Mubea 和东宝海星。
目前国内外应用 VRB 技术的车型主流应用的技术，其典型结构特点如下表所示：
应用部位主要集中在 B 柱，还有地板纵/横梁、座椅横梁、前防撞梁等部位。这些部位主要是车体碰撞传力梁，薄区用于变形吸能，厚区则具有高刚性。其中 B 柱的应用数量最多。
VRB 零部件的成形方式主要是热成形。其主要通过热压成形钢（Hot Press ，HPF）与 VRB 相结合的工艺组合，来实现碰撞传力件的碰撞性能和轻量化达到最大化。
厚度分布情况如下：通常有 5 到 8 种厚度，其范围在 1.2 到 2.7 毫米之间。最大厚度出现在上铰链区域，为 1.7 到 2.7 毫米。两侧的厚度近似对称，并且逐渐递减。最小厚度分布在两端，是 1.2 到 1.5 毫米。具有中间厚两端薄的典型特征，如下图所示。
搭接结构：与周边件搭接采用零间隙贴合设计
典型应用结构
③Soft Zone（分区强化）
热成型强化分区工艺，其板料原料是一个等厚等强度的料片，能够通过特殊工艺，比如模内分区加热以及炉内分区加热，来实现不同区域且具有不同强度的功能。
同一个零件被分成了几个区，其中有硬区和软区。硬区的抗拉强度依然是在某个特定值以上；而软区的抗拉强度则是为某个特定值以下。
本田雅阁车型（北美版）使用的是分区强化示意图。此技术没有专利限制，能够自主进行开发和应用。不过，因为需要增加加热控制装置，这属于固定投资，热冲压厂的投资在 100 万到 200 万之间。而且加热部位的镶块需要高热疲劳材料，这种材料每千克价格为 170 元到 180 元，同时还需要铺设加热丝，所以模具成本上升了大约 20%。倘若不能实现规模化应用，那么节拍和收益都不会很大。
一般情况下重庆宝钢汽车钢材部件有限公司，年销量在 20 万以下的车型不建议使用。年销量大的车型，使用该工艺，相较于 TWB 和 TRB 工艺，能够显著降低料片成本。目前，大众、福特、本田等几家车企对其应用较多，而大部分车企基本没有应用。
④Patch（补丁板）
补丁板技术一般是针对热冲压零件中个别需要加强的区域，预先在坯料上把另一块或者数块热冲压材料焊接好。接着，将它们一起进行加热，并且在同一套模具内一同淬火成型。通过这种方式，能够实现不同区域具有不同的料厚以及结构强度。此工艺能够节省冲压模具，综合成本相对较为低廉，是被广泛应用的工艺。但是需特别注意，要尽量避免补丁板过厚，因为这会增大与基板的厚度差异，对后续的加热以及淬火保压控制是不利的。
图展示的是岚图 FREE 车型所使用的补丁板技术的示意图。岚图 FREE 率先在全球范围内发布了 TRB+PATCH 补丁板的复合热成型方案。通过该方案对 A 柱加强版进行了优化，从而实现了减重 0.9kg 的效果，并且在此过程中保证了 25%小偏置碰撞以及车顶静压的性能。
五、汽车热成形零部件企业
01
公司介绍
2014 年成立，专注于金属成型领域关键设备以及金属成型零件的研发、制造与销售。公司拥有完善的生产和研发团队，设立了独立的金属成型关键设备研发机构，还有金属成型关键设备生产基地，包含冷冲压、热冲压模具工厂，并且在全国各地设置了多条热压生产线。公司成立后，先后成功研发出多层辊底式热压成型生产线。还研发了激光落料生产线。同时研发了周边配套设备和软件产品。获取了 80 多项自主知识产权。并且与国内外知名主机厂及行业客户建立了长期稳定的合作关系。
产品
金属成型设备、金属成型模具、热冲压零件
02
公司介绍
，是由、、组建的合资企业，成立于2011年04月。公司有两个生产车间，分别是冲压车间和焊接车间。冲压车间配备了多种设备，有汽车车身结构的大、中、小型冲压线，还有进口自动送料机械手、先进的板料清洗机以及焊接扣合生产线。焊接车间主要进行焊接生产，配备的设备包括机器人焊接生产线、悬挂焊、固定焊、气保弧焊工作站等，同时还有精密三坐标检测设备、钢板强度拉伸试验机以及焊接焊点破坏试验机。目前，礼嘉新工厂厂房配备的先进设备有热成型生产线。目前，礼嘉新工厂厂房配备的先进设备有激光切割生产线。目前，礼嘉新工厂厂房配备的先进设备有级进压机生产线。目前，礼嘉新工厂厂房配备的先进设备有 2500T 多功位冲压生产线。目前，礼嘉新工厂厂房配备的先进设备有机器人焊接生产线。目前，礼嘉新工厂厂房配备的先进设备有激光焊接生产线。
产品
汽车零部件、模具制造
03
公司介绍
拥有十五家全资子公司，还有三家分公司。公司员工有 3000 余人。其主要经营范围包括汽车零部件、模夹具的研发、生产、销售与技术咨询。同时进行机械产品的加工、制造与销售。公司拥有大中型冲压、机加工及焊接等各类设备 3600 余台套，产品种类达 4500 多种。公司经过多年的发展，从单一的冲压件加工生产模式转变为模块化、自动化且具有多业务链的规模性汽车零部件制造企业。公司生产的汽车冲压及焊接零部件是汽车的重要组成部分，能够应用于乘用车、商用车、专用车等车辆的驾驶室总成、发动机舱总成、四门两盖总成、底板总成、车架总成、保险杠总成。
产品
汽车有冲压及焊接零部件，涵盖乘用车、商用车、专用车等车辆的驾驶室总成，还有发舱总成、四门两盖总成、底板总成、车架总成、保险杠总成。
04
公司介绍
于 2016 年 05 月 19 日成立。其经营范围包含一般项目，比如开发、生产、销售以及出口汽车轻量化零部件等各类产品，像先进热成形产品、热压成形产品等，还有挤压产品等多种类型的产品；同时涉及模具开发设计及相关技术服务。并且还包括进口批发与公司生产经营相关的原辅材料、产品及技术，以及金属制品。
产品
汽车轻量化零部件、先进热成形产品、辊压产品
05
公司介绍
成立于 2009 年 11 月 03 日。公司的经营范围涵盖：轻质金属以及非金属材料、装备方面的设计与分析；轻型材料结构与工艺的优化；非标装备及产品的开发；还有汽车零部件、机械零部件的设计、加工以及销售等。
产品
轻质金属及非金属材料、汽车零部件
06
公司介绍
2014 年 06 月 13 日成立，经营范围包含：一般项目方面，有汽车热成型零部件以及其他汽车部件的加工、销售与配送配套服务；还有仓储业务，且不含危险品；以及高强度的精密热冲压、液压成型产品及辅助总成零部件的生产、销售，以及系统设计开发、技术服务。
产品
汽车热成型零部件、汽车部件的加工
07
公司介绍
于 2010 年 02 月 02 日成立。其经营范围涵盖汽车零部件总成、汽车冲压件及焊接件、汽车底盘件悬挂系统总成的制造，还有模具制造。同时包括金属表面处理及热处理加工，以及电泳喷涂等。
产品
汽车有零部件总成，还有汽车冲压件及焊接件，另外有汽车底盘件悬挂系统总成，以及模具制造。
08
公司介绍
重庆星乔实业有限公司从事汽车钣金冲焊件的开发和制造供应，包括内外覆盖件、结构件。重庆星乔是由重庆星驰与台岛乔丰在 2001 年共同投资组建的合资公司。该公司拥有国内先进的冲压自动化生产线、焊接机器人生产线和测量仪器。公司注重技术创新，已经获得了多项专利。2006 年，投资成立了南京星乔。公司处在重庆经济开发区北区的金开大道 2002 号位置。它与长安福特挨得很近。
产品
内外覆盖件、结构件
09
公司介绍
下属有全资子公司，占地面积情况如下：一期建筑面积为 9672 平方米，二期建筑面积为 11193 平方米。一期的总投资是 5400 万元。该子公司年产乘用车转向器的齿条、齿轮、输入轴、阀套及减震器活塞杆零件半成品超过 1200 万件。
产品
阀套半成品、毛坯齿轮、减震器活塞杆、齿条毛坯
10重庆至信实业集团有限公司
公司介绍
2017 年，开始实施集团化运营，在此期间，重庆至信实业集团有限公司成立了，贵州至信实业有限公司也成立了，宁波至信和诚机械制造有限公司同样成立了。
产品
冷冲压件、焊接总成件、热成型件、模具设计
11重庆江东汽车零部件有限责任公司
公司介绍
公司位于重庆万州“江东机械装备”工业园区内，它是全国成型装备十强企业的全资子公司。该公司专业从事内燃机连杆以及汽车车身、内外饰的轻量化等汽车零部件业务。公司下设四个工厂，分别为：一是连杆工厂；二是复合材料工厂；三是热成型工厂；四是内高压成型工厂。
产品
连杆、复合材料、热成型件、液压成型件、铝合金锻件
12中源汽车零部件(大连)股份有限公司
公司介绍
其中一期投资 1.8 亿元。形成了年 10 个新车型白车身试制的研发能力，这种能力是先进的。还形成了年产 20 万台份的汽车白车身核心零部件冲压焊装总成的量产配套能力。
产品
汽车白车身零部件、车身总成、车身冲压件
13广州丰铁汽车部件有限公司
公司介绍
广州丰铁汽车部件有限公司在 2004 年 8 月 5 日成立了。该公司的经营范围包含：制造汽车零部件及配件（不包含汽车发动机制造）；制造模具等。
产品
汽车零部件及配件制造、模具制造
14高丘六和（广州）机械工业有限公司
公司介绍
高丘六和（广州）机械工业有限公司于 2005 年 4 月 13 日成立。其经营范围涵盖汽车零部件及配件的制造，并且明确规定不含汽车发动机制造。
产品
不锈钢排气零件、淬火冲压零件、刹车盘、转向节等
15沈阳华晨东兴汽车零部件有限公司
公司介绍
沈阳华晨东兴汽车零部件有限公司位于沈阳市铁西新区，它是华晨中国汽车控股有限公司（CBA）的全资子公司。该公司主要为华晨汽车公司的中华轿车、金杯海狮客车、阁瑞斯高档商务车生产并提供配套零部件；负责为金杯海狮系列进行车身涂装面漆；同时还生产金杯海狮系列的警车、救护车等专用车辆。其经营范围涵盖设计、制造以及销售各类汽车零部件。
产品
涂装、面漆、零部件
16北京海纳川汽车部件股份有限公司
公司介绍
它是一家国际化且综合性的汽车零部件集团。2020 年其营业收入达到 658 亿元。在《美国汽车新闻》全球汽车零部件供应商百强榜中位列第 42 位，同时在中国汽车零部件企业上榜名单中位列第 2 位。海纳川公司具备 40 余家境内企业，还有 10 余家境外工厂。在欧洲、北美、亚太地区建立了研发中心，全球员工数量超过 27000 人。海纳川公司具备国家级企业技术中心这一资质，还拥有国家级工程实验室。它旗下有 24 家高新技术企业，拥有的专利数量超过 1600 项。其两级研发队伍的人数超过 2000 人。该公司为全球 40 多家知名整车企业提供了配套保障服务，并且与全球 20 余家顶尖的汽车零部件集团建立了紧密的合作关系。
产品
内外饰系统，电子电气系统，底盘系统，动力系统，车身系统，以及新能源和智能网联产品
17慕贝尔汽车部件(太仓)有限公司
公司介绍
慕贝尔在 2014 年实现销售额约 16 亿欧元。慕贝尔汽车部件（太仓）有限公司一直致力于汽车轻量化方面的研究，目的是减少二氧化碳的排放以及降低污染。该公司以客户的满意作为中心，将高质量的产品和领先的创新当作发展的动力，努力朝着成为全球汽车企业长期发展的合作伙伴这一方向前进，这也是慕贝尔公司一直以来努力的方向。目前在中国，其主要客户包含比亚迪。
产品
碟形弹簧、波形弹簧、自定位弹簧组
18北京机科国创轻量化科学研究院有限公司
公司介绍
北京机科国创轻量化科学研究院有限公司是国家轻量化材料及成形技术与装备创新中心建设的依托单位。它于 2017 年在北京科技创新中心怀柔科学城独立注册。其前身是 2006 年成立的机械科学研究总院先进制造技术研究中心。目前由 12 家股东单位构成，公司的注册资本金为 25643.51 万元。轻量化院开展成果转化工作。
产品
汽车的零部件，新能源汽车的关键零部件及配件，碳纤维增强复合材料所制成的制品
19南京星乔威泰克汽车零部件有限公司
公司介绍
南京星乔威泰克汽车零部件有限公司于 2006 年 04 月 14 日成立。其经营范围涵盖车身零部件相关业务，包括冲压冷成型、液压成型、热成型零部件及其模具、夹具、检具的设计、开发与制造；还有汽车车身外覆盖件冲压模具、汽车仪表板、保险杠大型注塑模具以及汽车夹具、检具的设计与制造；同时包括汽车底盘总成，如汽车悬挂系统、手刹总成、脚踏板及其模具、夹具、检具的设计、开发与制造；此外进行汽车金属板材裁剪加工；并销售自产产品以及提供相关配套服务。
产品
底盘部件、车身部件、发动机部件
20重庆博俊工业科技有限公司
公司介绍
重庆博俊工业科技有限公司主要进行以下业务：开展汽车及汽车系统的技术研发工作；进行汽车及汽车系统的设计；进行汽车及汽车系统的成果转让；生产汽车零部件、总成件、钣金件、五金配件、金属材料；对零部件进行涂装；设计、制造并销售汽车模具、夹具、检具、五金模具、塑料制品零部件、塑料制品模具以及自动化设备；从事货物及技术的进出口业务
产品
车的技术、研发、设计以及成果转让，包括汽车系统方面；进行汽车零部件、总成件、钣金件、五金配件、金属材料的生产、加工与销售；对零部件进行涂装；设计、制造并销售汽车模具、夹具、检具、五金模具、塑料制品零部件以及塑料制品模具、自动化设备
21深园汽车部件科技(常熟)有限公司
公司介绍
深园汽车部件科技（常熟）有限公司是一家韩国独资企业，其企业所在地为常熟市古里镇白茆工业园。该公司是韩国 MS 集团在中国投资的首家生产工厂。韩国 MS 集团于 1982 年成立，是韩国五大热成型生产制造企业之一，并且是韩国第一家成功自主研发热成型生产线的企业，主要经营汽车车身部件。深园汽车部件科技（常熟）有限公司的总投资为 900 万美元，其注册资本是 550 万美元。该公司主要进行的生产活动有：生产汽车车身的轻量化热成型冲压件，生产汽车天窗，生产汽车模具，生产汽车夹具以及生产汽车托盘。
产品
研发并生产冶金专用设备、轻量化相关产品、汽车车身部件、汽车天窗、夹具以及汽车部件托盘；设计与生产汽车模具，销售自产产品；提供相关产品的技术服务和安装服务
22东风模具冲压有限公司
公司介绍
东风模具冲压技术有限公司于 1996 年 10 月 24 日成立。其经营范围涵盖研究、设计、制造、开发、销售冲压件和焊接零部件等。包括冲压模具、多工位级进模具及其他模具。还包括检验夹具以及相关备件和零部件。可在国内外市场销售上述产品并提供售后服务。同时提供模具及冲压技术咨询和服务等。
产品
冲压件、焊接零部件、冲压模具
23长春捷翼汽车零部件有限公司
公司介绍
在内饰件系统方面，企业使命是让捷翼汽车零部件成为功能性内饰件领域的中国领军企业，努力为顾客提供更智能的内饰件产品。
产品
高压铝线束、低压铝线束；高压铜线束、低压铜线束；铜排；铝排；充电枪；充电座；传统线束；座椅线束；顶棚线束；起动机线束；天窗线束等
参考文章
