“公路坦克的自我修養”,聊聊強度MAX的硼鋼

一輛重達數十噸噸的卡車側翻壓到一輛家用車上會發生什麼？

眾所周知，車輛能夠抗住多大的壓力，取決於車身材料的強度。換句話說，只要車身材料的強度足夠，數十噸的卡車壓下來是完全可以抗住的。

那麼問題來了，什麼車身材料能做到如此堅固？

先回顧一下車身材料的發展史。

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19世紀80年代，卡爾·賓士創造出了人類史上第一輛汽車。

當時的汽車，雖然應用了鋼管車架，但車身材料大多采用木材，說是無須用馬拉的“三輪馬車”也不為過。

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20世紀初期，伴隨著世界鋼鐵工業的發展，鋼鐵材料開始逐漸成為汽車車身材料的“寵兒”，顯露出霸主的地位。

從1915年的福特T型車開始，鋼鐵材料的普及讓汽車脫離了“馬車”的造型歷史，並且確立了以後轎車的基本車身結構。

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20世紀20年代，材料、冶煉、成型、焊接等技術不斷進步，整體式車身結構設計思想出現，汽車從敞篷變成了封閉的箱式車身。

1925年，在整體式車身結構的基礎上，承載式車身問世並沿用至今。在那時，汽車車身大多由鋼板衝壓成型的金屬結構件和大型覆蓋件組成，鋼鐵材料依然是主流。

此後的20世紀50-70年代，出現了一個新的概念——“車身力學”。與此同時，隨著高速公路的發展，車身安全和乘員防護開始被重視。

隨之而來的，複合材料、鋁合金材料、工程塑膠等新型材料開始逐漸被應用到車身上。

20世紀80年代後，隨著汽車車速的不斷提高，現代汽車產業對於車身安全性的關注度越來越高，於是高強度鋼誕生了。

高強度鋼的優勢，在於韌性超高且輕量化程度極高，既能保證車身的強度，又能對整車輕量化提供助力，一時間成為了主旋律。

從最初的鋼材，到後來的鋁材，再到如今我們耳熟能詳的高強度鋼，縱觀汽車車身材料的整個發展史，不難發現一個邏輯：車身材料，一直在跟隨材料工業和安全考量的發展而發展。

但如果回到文章開頭的那個問題，如果一輛數十噸的卡車壓上來，什麼車身材料能扛得住？

木材肯定不行，鋼材、鋁材也不太行，高強度鋼也沒法強到那個地步。

能在數十噸重壓之下保證車主一家安然無恙的一定是有更高強度的鋼材的使用，沒錯，這一種材料名為——硼鋼（PH鋼或B鋼）。

硼，是一種硬度僅次於金剛石的非金屬元素。而硼鋼，以硼為主要合金化元素，也可以稱為硼處理鋼，是當前汽車工業中強度所能達到的最高的結構鋼材。

硼鋼最早被運用於軍事、航空、核能等領域，後來隨著應用領域的衍生，從20世紀80年代起開始運用於汽車製造。

請注意，任何高強度鋼、超高強度鋼，都不是硼鋼。

原因很簡單，無論抗拉強度還是屈服強度，硼鋼都遠遠大於高強度鋼、超高強度鋼。

這裡需要跟大家先解釋一下，什麼是抗拉強度和屈服強度。

抗拉強度指的是金屬材料在拉斷之前可承受的最大應力值。簡單來說，抗拉強度代表著“把金屬弄斷需要花多大的力”。

屈服強度，指的是金屬材料抵抗微量塑性變形的最大應力值。簡單來說，屈服強度代表著“把金屬弄變形需要花多大的力”。

一般來說，金屬材料的抗拉強度大於屈服強度。

明白了抗拉強度和屈服強度，我們繼續關注硼鋼。

上面是一張“香蕉圖”，圖中不同顏色的橢圓代表著不同鋼材，橫座標為鋼材的抗拉強度，縱座標為延伸率。

這張圖中包含了不少汽車車身常用的鋼材，比如DP鋼（雙相鋼），CP鋼（復相鋼），Q&P鋼（淬火延性鋼），TWIP鋼（欒晶誘發塑性鋼），以及今天的主角PH鋼（硼鋼）。

大家可以清楚地看到，右下角黃色橢圓代表的硼鋼，抗拉強度達到了1400-2000MPa。

當然了，在汽車車身材料領域我們更多探討的是材料的屈服強度。因為在事故發生時，“是否變形”和“變形量多大”，直接關係著乘員艙的生存空間和乘員的生命安全。

而沃爾沃在車身材料上所採用的硼鋼，屈服強度達到了1600MPa。之前咱們說到過，一般情況下金屬材料的抗拉強度大於屈服強度，這就意味著沃爾沃硼鋼的抗拉強度必然超過了1600MPa。

這是個什麼概念呢？

先來看看高強度鋼、超高強度鋼的抗拉強度和屈服強度。

根據中國汽車工程學會產業研究院的分類，屈服強度大於210MPa，抗拉強度大於270MPa的鋼材，為高強度鋼；屈服強度範圍大於550MPa，抗拉強度大於700MPa，為超高強度鋼。

單論屈服強度，硼鋼的強度是高強度鋼的2。9-7。6倍，超高強度鋼的3倍左右。正因如此，我前面才會說到，任何的高強度鋼、超高強度鋼都不是沃爾沃用的硼鋼。

也許有人會問：“硼鋼這麼給力，肯定不止沃爾沃一家在用吧？”

事實的確如此，因為硼鋼出色的強度，除了沃爾沃之外，也有其他汽車廠商在車身材料中應用了硼鋼。

圖中紅色部分為硼鋼

但是硼鋼貴啊，畢竟此前是應用在軍事、航空、核能等領域的材料，不菲的成本決定著這種材料暫時沒法大量在車身上應用。

所以從某種程度上，判高下的核心在於硼鋼的應用比例。而在這一點上，堅持關注安全的沃爾沃就很實在，旗下車型的硼鋼比例全都是同級別最高，最大比例達到了40%。

作為對比，我們看看同樣用上了硼鋼的其他車型——林肯飛行家，全車上下采用硼鋼的零件比例為31。5%；

福特銳界

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，只有B柱、前後車門加強筋採用了硼鋼材料；而

福特福睿斯

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，應用硼鋼的位置僅僅只有防護門梁。

正因如此，文章開頭中的主角，一輛

沃爾沃S90

（配置

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能在50噸的大卡車下護住車主一家，車身裡近40%比例的硼鋼功不可沒。

但這也並非沃爾沃在安全方面的全部手段，沃爾沃首創的籠式車身結構，除了硼鋼之外其他零部件的高強度，都在這起事故中起到了至關重要的作用。

據說，很多劫後餘生的沃爾沃車主都會在購置新車時再次選擇了沃爾沃。想來也是，救過自己一命的品牌，當然值得全部的信賴。