自20世紀(jì)70年代中期以來(lái)，世界上主要工業(yè)化國(guó)家，汽車(chē)尤其是小汽車(chē)的生產(chǎn)迅速發(fā)展。以美國(guó)為例，1975年小汽車(chē)產(chǎn)量為898.7萬(wàn)輛，汽車(chē)保有量為1.327億輛；到1985年，汽車(chē)產(chǎn)量上升到1165.4萬(wàn)輛，其中轎車(chē)達(dá)818萬(wàn)輛，汽車(chē)保有量達(dá)1.686億輛。1985年全世界汽車(chē)總產(chǎn)量達(dá)4503萬(wàn)輛，保有量達(dá)4.71億輛。
2005年美國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)1202萬(wàn)輛，全世界汽車(chē)總產(chǎn)量達(dá)6772萬(wàn)輛，保有量達(dá)6.5億輛。2000年以后，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展進(jìn)入了快車(chē)道，每年都以?xún)晌粩?shù)的速率增長(zhǎng)，2006年，中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)728萬(wàn)輛，產(chǎn)量已位于世界第三，銷(xiāo)量處世界第二，而2007年產(chǎn)量已超過(guò)880萬(wàn)輛，如果加上農(nóng)用車(chē)可超過(guò)1000萬(wàn)輛，產(chǎn)、銷(xiāo)量穩(wěn)居世界第二，而汽車(chē)保有量超過(guò)5000萬(wàn)輛。預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)家庭轎車(chē)的保有量有望超過(guò)1億輛，汽車(chē)保有量將超過(guò)1.6億輛。按2003年的統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每千人汽車(chē)的擁有量?jī)H為15輛，美國(guó)已達(dá)850輛。汽車(chē)工業(yè)發(fā)展，產(chǎn)量的增加，汽車(chē)保有量的提高，產(chǎn)生三個(gè)主要問(wèn)題。其一是能耗加大，2003年中國(guó)汽車(chē)燃油消耗已達(dá)6000萬(wàn)噸,2005年已達(dá)1.3億噸,2010年可能會(huì)達(dá)到2.7億噸;降低燃油消耗已成各國(guó)的當(dāng)務(wù)之急。二是環(huán)保和排放污染加重，燃油消耗增加，必然帶來(lái)排放污染增加。在通常情況下，按滿(mǎn)足歐II排放標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)每消耗1噸燃油，將會(huì)排放二氧化碳 2000 kg,NO,44.09 kg,微粒1kg,汽車(chē)排放污染也是驚人的。三是安全交通事故增加，中國(guó)每年因交通事故而造成的傷亡人數(shù)高達(dá)20萬(wàn)人／年，即百萬(wàn)輛汽車(chē)死亡人數(shù)高達(dá)0.5萬(wàn)人。為保證汽車(chē)工業(yè)健康發(fā)展，各國(guó)都制定了相應(yīng)的法規(guī)。首先是如何減少汽車(chē)行車(chē)油耗，節(jié)約能源。能耗問(wèn)題首次變得尖銳源于20世紀(jì)70年代初的石油危機(jī)，石油供應(yīng)短缺和價(jià)格猛漲，迫使一些國(guó)家采取相應(yīng)對(duì)策。70年代末，美國(guó)和日本相繼制定了內(nèi)容類(lèi)似的能源政策。美國(guó)的公司平均油耗法（CAFé)要求各汽車(chē)廠生產(chǎn)銷(xiāo)售的小汽車(chē)的平均油耗為：1978年為7.61 km/L(18mile/gal),1980年為8.46 km/L(20mile/gal),1985 年為11.67 km/L(27. 6mile/gal).在汽車(chē)油價(jià)持續(xù)攀升的今天，這一法規(guī)更加嚴(yán)格。在美國(guó)，當(dāng)某車(chē)型不能滿(mǎn)足CAFé規(guī)定時(shí)，該車(chē)型的生產(chǎn)廠家將受到高額罰款，該車(chē)的買(mǎi)主也將被征收汽油超標(biāo)稅，汽油超標(biāo)稅的起征點(diǎn)為9.52km/L(22.5mile/gal);這一指標(biāo)將對(duì)整個(gè)汽車(chē)設(shè)計(jì)用材及其生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響；日本也于1999年規(guī)定了車(chē)輛的油耗限值，該限值依據(jù)車(chē)輛的裝備質(zhì)量不同，車(chē)輛驅(qū)動(dòng)形式的不同，以及變速箱形式的不同而改變；盡管歐洲尚無(wú)燃油方面的規(guī)定，但CEE規(guī)定了燃油消耗量的測(cè)試方法，政府公布每種車(chē)型的實(shí)測(cè)燃油消耗，引導(dǎo)用戶(hù)的購(gòu)車(chē)意向；中國(guó)也于2003年制定并實(shí)施了車(chē)輛燃料消耗量限值方面的法規(guī)。
汽車(chē)數(shù)量增多，車(chē)速增高，車(chē)禍增多。為保證人員和車(chē)輛安全，美國(guó)在1966年制定了聯(lián)邦汽車(chē)安全標(biāo)準(zhǔn)（Federal Motor Vehicle Safety Standard)[2].這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容在技術(shù)上逐年加嚴(yán)。此外，1970年，美國(guó)、日本與西歐各國(guó)共同制定了安全實(shí)驗(yàn)車(chē)（Experimental Safety Vehicle)計(jì)劃，并進(jìn)行了幾年的研究試制和國(guó)際交流，從而得出，保證安全的一個(gè)重要措施是汽車(chē)構(gòu)造和構(gòu)件要顯著增強(qiáng)。例如，美國(guó)規(guī)定汽車(chē)的前保險(xiǎn)杠必須承受在8.05 km/h(5mile/h)車(chē)速下的撞擊無(wú)任何永久變形。近年來(lái)，安全法規(guī)逐年嚴(yán)格，基于有關(guān)單位的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，在車(chē)輛碰撞事故中，正面碰撞占49%,側(cè)面碰撞占25%,追尾（即后碰）占22%.雖然側(cè)碰比例較少，但人員傷害最嚴(yán)重。歐美除制定了正碰法規(guī)FMVSS208 和ECE R94外，還制定了側(cè)面碰撞法規(guī) FMVSS214 和ECE R95,我國(guó)2004年6月1日起實(shí)施正撞法規(guī)，2006年7月1日起正式實(shí)施側(cè)碰法規(guī)。
為降低排放，歐美均先后制定了相關(guān)的排放法規(guī)。歐洲1993年開(kāi)始實(shí)施歐I排放標(biāo)準(zhǔn)，1997年實(shí)施歐II,2000年實(shí)施歐II,2004年實(shí)施歐IV;美國(guó)于1993年制定了類(lèi)同歐I的排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提出了過(guò)渡低排放汽車(chē)（TLEV)、低排放汽車(chē)（LEV)和超低排放汽車(chē)（ULEV)排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽車(chē)排放提出了更高的要求；我國(guó)目前已全面實(shí)施歐II排放標(biāo)準(zhǔn)，2006年7月1日起，部分城市實(shí)施歐I排放標(biāo)準(zhǔn)。
降低汽車(chē)油耗雖然可以通過(guò)提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、增加傳動(dòng)效率、減少運(yùn)行阻力等方法，但是根據(jù)汽車(chē)油耗和汽車(chē)重量成線(xiàn)性關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果。，如果汽車(chē)自重降低10%,在其他條件不變的情況下，則可使汽車(chē)油耗降低8%,排放降低4%,可見(jiàn)，降低汽車(chē)自重是降低汽車(chē)油耗的簡(jiǎn)單有效的方法。
汽車(chē)質(zhì)量對(duì)燃油消耗的影響可從以下分析中更一目了然地體現(xiàn)出來(lái)。如圖1-1所示，汽車(chē)在角度為α的坡面行駛，其行駛阻力Fwi可由方程1-1表示。
以上各式中，m為汽車(chē)質(zhì)量，p為空氣密度，Cw為風(fēng)阻系數(shù)，A為汽車(chē)迎風(fēng)截面積，vx為車(chē)速，g為重力加速度，ax為汽車(chē)加速度，KR為上坡阻力系數(shù)，Km為加速度阻力系數(shù)，將方程1-2~1-5代人方程1-1,可得：
方程1-6表明：汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)阻力與汽車(chē)質(zhì)量密切相關(guān)，通常當(dāng)車(chē)型設(shè)計(jì)完成后，風(fēng)阻便可固定，則車(chē)子的運(yùn)行阻力（也即燃油消耗）與車(chē)子的自身質(zhì)量呈線(xiàn)性關(guān)系。
從汽車(chē)制造、使用中耗能的統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看假定一部小汽車(chē)“一生”所耗能量為12.56×108kJ(3×108kcal),則行駛占82%,制造材料占10%,加工工藝占5%,輪胎占2%,潤(rùn)滑油占1%.可以看出，減少汽車(chē)自重從而降低使用中油耗的重要意義。因此，美國(guó)汽車(chē)的自重自1974年以來(lái)，已經(jīng)迅速下降，例如：1977年轎車(chē)平均重量為1900 kg,1985年下降到1360kg.汽車(chē)自重的這種明顯的變化只有通過(guò)各種構(gòu)件用材的變化才可能實(shí)現(xiàn)。
有趣的是，降低燃油消耗和排放，要求汽車(chē)輕量化，降低自重；而近年來(lái)，由于汽車(chē)功能提升，安全性增加，舒適性改善，增加了許多安全件、自動(dòng)化附件和相關(guān)的舒適性附件，這些又使汽車(chē)自重有增加的趨勢(shì)。但是，如果不是輕量化材料和技術(shù)的應(yīng)用，汽車(chē)自重的增加量將會(huì)更大，汽車(chē)自重變化的趨墊見(jiàn)圖1-2。
減輕汽車(chē)自重可以采用密度低的鋁合金、塑料以及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。但這為些材料與低合金高強(qiáng)度鋼相比，尤其和近年發(fā)展的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼相比，不只制造過(guò)程耗能多、工藝復(fù)雜，而且現(xiàn)階段的價(jià)格也較高。根據(jù)我國(guó)及美國(guó)有關(guān)部門(mén)進(jìn)行的德?tīng)柗疲―elphi)預(yù)測(cè)，為了減少能源消耗，汽車(chē)工業(yè)用材近期仍以鋼為主，中期可能發(fā)展鋁合金，遠(yuǎn)期才發(fā)展工程塑料和復(fù)合材料。這和Compoton.對(duì)美國(guó)汽車(chē)材料使用的預(yù)測(cè)是一致的。1970年Compoton指出，即使到1985年，汽車(chē)工業(yè)中鋼鐵的用量還會(huì)占70%以上，而且高強(qiáng)度鋼材的用量會(huì)有顯著增加。
2001年美國(guó)典型家庭轎車(chē)用材的構(gòu)成：鋼54%,鑄鐵10%,鋁合金8%,橡膠和玻璃7%,鎂合金0.3%,其他12.7%,而高強(qiáng)度鋼的用量迅速增加，在國(guó)際鋼鐵協(xié)會(huì)組織的全世界34家鋼鐵公司和相關(guān)汽車(chē)行業(yè)的輕量化項(xiàng)目ULSABAVC白車(chē)身（BIW)的開(kāi)發(fā)中，高強(qiáng)度鋼用量已達(dá)90%以上，這些數(shù)據(jù)和上述的預(yù)測(cè)趨勢(shì)相一致。
在一部汽車(chē)中，鋼板的質(zhì)量占車(chē)體材料的83%以上。因此，采用低合金高強(qiáng)度鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低碳鋼板，對(duì)減輕汽車(chē)自重、降低油耗、提高汽車(chē)構(gòu)件強(qiáng)度、保證安全行駛都具有重要的意義。正如Nitto等人在1981年所指出的：“現(xiàn)在可以毫不夸張地說(shuō)，如何利用高強(qiáng)度鋼板已經(jīng)成為影響80年代小汽車(chē)制造全局的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。”基于最近幾年的試驗(yàn)結(jié)果和所進(jìn)行的理論分析，高強(qiáng)度鋼板的應(yīng)用及其在各類(lèi)汽車(chē)零、部件中的應(yīng)用總結(jié)于表1-1。
由表中關(guān)系方程可以看出：除疲勞強(qiáng)度外，其他各性能均正比于板材厚度和相應(yīng)的材料性能（抗拉強(qiáng)度、流變應(yīng)力和彈性模量）。如果材料強(qiáng)度提高，在所要求的性能不變或略有提高的前提下，則板材構(gòu)件厚度可以減薄，因而可以降低構(gòu)件重量。以承受大變形的保險(xiǎn)杠加強(qiáng)體為例，該零件在使用中承受大的撞擊載荷，希望具有較高的壓潰強(qiáng)度。厚度、強(qiáng)度和壓潰強(qiáng)度之間的關(guān)系方程為P.cct(σb)”，n＝1/2如以厚度t=5mm的普通碳鋼制造，設(shè)低碳鋼的σb=280 MPa,則P,=84K（K為常數(shù)）；如采用強(qiáng)度σb=430 MPa的SAE950X制造，P.保持不變，則厚度可減為4mm或重量可降低20%;如采用σb=600 MPa的SAE980X制造，P,不變，則厚度可減至3.4mm,重量可減少30%;如仍用SAE980X制造，但重量只降低20%,則P.可提高到98K.這個(gè)例子說(shuō)明了采用高強(qiáng)度鋼的優(yōu)越性。這和文獻(xiàn)中所列的采用屈服強(qiáng)度為350 MPa的HSLA鋼代替低碳鋼可分別使前梁、發(fā)動(dòng)機(jī)支架、保險(xiǎn)杠加強(qiáng)體、保險(xiǎn)杠、門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)外蓋板等構(gòu)件板厚減少15%~25%的計(jì)算結(jié)果是一致的。因此，采用高強(qiáng)度鋼板制造車(chē)身構(gòu)件，可以減少板材厚度，降低構(gòu)件重量，從而節(jié)約行駛油耗，并保證安全運(yùn)輸。
文獻(xiàn)指出：采用高強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，還有利于提高乘用車(chē)白車(chē)身的彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度以及相應(yīng)的振動(dòng)頻率，從而有利于降低白車(chē)身的NVH性能。
