Во времена, когда Генри Форд строил свой первый завод, автомобильная промышленность была на распутье. Одни компании делали кузова из алюминия, другие — ориентировались на черные металлы. Форд сделал выбор в пользу стальных конструкций, и последующее процветание его фирмы склонило конкурентов последовать его примеру. С тех пор сталь остается ключевым материалом в производстве автомобилей: именно ее физические характеристики заложены в основу технологий проектирования, формовки и сборки, а также — утилизации отработанных транспортных средств. В отношении безопасности, экологических свойств и экономичности, этот металл долгие годы полностью соответствовал требованиям автомобильных компаний.

Тем не менее, в 80-х появились новые тенденции — топливная эффективность обрела высший приоритет, и началась борьба за уменьшение веса автомобилей. В результате дорогой, но более легкий алюминий начал вытеснять сталь из многих сфер использования — начиная с колесных дисков и блоков цилиндров и завершая деталями кузова. Чтобы удержать позиции в конкуренции с этой альтернативой, сталелитейные компании интенсифицировали разработки материалов нового поколения — высокопрочных сталей с уникальными механическими характеристиками и приемлемой технологичностью, которые, дают возможность уменьшать расход металла на производство конкретной детали. Использование этих новинок обеспечивает снижение веса компонентов без потери прочности и при несомненном выигрыше в цене по сравнению с алюминием.

В настоящее время большинство прокатных заводов выпускают широкий ассортимент низкоуглеродистых сталей для автопрома, в том числе — горячекатаные высокопрочные углеродисто-марганцевые материалы и углеродисто-марганцево-кремнистую листовую сталь. Эти материалы отличаются высокой прочностью на разрыв, тем не менее, из них можно производить детали холодной штамповкой, что значительно упрощает производственный процесс и сокращает соответствующие затраты.

Технологии непрерывно прогрессируют. Уже появилось новое поколение термически упрочняемых сталей, прочность и твердость которых увеличиваются после процесса окраски. Эти материалы предназначены в первую очередь для кузовных панелей, дверец и багажников, т. е. деталей, особенно уязвимых в отношении вмятин и царапин. Разработаны также и многие другие категории стали для подобных назначений, в том числе, нетермически упрочняемые материалы. Щедрые инвестиции сталелитейных компаний в технологические исследования принесли свои плоды: в настоящее время кузова североамериканских автомобилей на 54% состоят из стали, и почти четверть этого материала представлено высокопрочной сталью.

Более того, в последнее время на рынке появились новые категории усовершенствованных сверхпрочных сталей (Advanced High-Strength Steel — AHSS) и супер-сверхпрочных материалов (UHHS), предназначенные для использования в деталях самых современных конструкций, производство которых основано на прогрессивных технологиях проектирования, изготовления и сборки. Эти материалы приходят на смену традиционным сверхпрочным сталям (категории HSS) и сверхпрочным низколегированным (категории HSLA), которые автомобильная промышленность использовала на протяжении многих лет.

Разработка новой категории автомобильной стали продолжалась около десяти лет: технологи стремились создать материал с повышенными формуемостью и прочностью, который давал бы возможность уменьшить вес готовой детали и сократить затраты на ее производство. В результате, супер-сверхпрочные стали обеспечивают выигрыш в себестоимости детали по сравнению с низкоуглеродистым металлом. В среднем, их цена примерно вдвое выше, чем у традиционной холоднокатаных листовых материалов автомобильных категорий, но они отличаются значительно лучшей формуемостью, а это резко сокращает затраты на этапе изготовления деталей. Эти материалы отличаются сложной микроструктурой (многофазная химия) — в продаже имеются двухфазные стали и материалы, свойства которых изменяются при индуцированном фазовом переходе.

Кроме того, уже разработаны еще более сложные AHSS. Многие из них имеют 100%-ную мартенситную структуру (трещиноустойчивые категории), которые используются для производства коленвалов и поворотных цапф, подвесок и рам, колес и бамперов, а также топливных баков. Эти сверхчистые стали отличаются повышенной усталостной прочностью, что дает возможность конструкторам закладывать в проект меньшее количество материала без ущерба для эксплуатационных характеристик.

Новинки появляются непрерывно. Например, в сентябре прошлого года компания IN Kote — совместное предприятие Ispat Inland и Nippon Steel — начала продавать листовую сталь с кристаллическим фосфатным покрытием (Durgrip Galvanneal). Этот слой обеспечивает смазку на границе раздела сталь — пресс-форма в процессе штамповки. Поэтому новый материал обладает оптимальными характеристиками для изготовления сварных заготовок, из которых штампуют дверцы, капоты и крышки багажников.

Материалы AHSS и UHSS используют также в виде горячекатаных и холоднокатаных листов, произведенных из горячеоцинкованной, двухфазной и многофазной сталей, борсодержащей стали, высокопрочной низкоуглеродистой стали и аустенитной категории с высоким содержанием марганца (с индуцированной пластичностью). Кроме того, в автомобильной промышленности все шире используется поверхностно-упрочненный сортовой прокат и микролегированная сталь с высокой усталостной прочностью на кручение — из нее производят коленвалы для грузовиков.

Компания Ford сумела за счет внедрения новых высокопрочных сталей и AHSS на 23% уменьшить вес рамы кузова спортивных автомобилей Ford Expedition — Lincoln Navigator. В свою очередь американские поставщики кузовов и металлоконструкций Visteon, Delphi и Cosma International тоже начали использовать в своем производстве категории AHSS вместо традиционных высокопрочных сталей. При этом автомобильные компании, поставщики деталей и производители металла продолжают осуществлять совместные исследовательские проекты (например, Auto — Steel Partnership), и это приносит свои плоды. В частности, их новые разработки дали возможность General Motors отказаться от использования алюминия в капотах и бортах грузовиков — теперь их производят из материалов AHSS, главным образом, из двухфазной и мартенситной категорий.

Одно из самых важных достижений — замена алюминия новыми категориями стали в колесных дисках. Алюминиевые сплавы доминировали в этой сфере около двадцати лет, а теперь все возвращается на круги своя: диски из микролегированных высокопрочных материалов, двухфазных и термообработанных бейнитных сталей обеспечивают экономию порядка 100 долларов на автомобиль без ухудшения эксплуатационных характеристик. По весу диски из этих материалов практически не отличаются от алюминиевых (17 и 16,9 фунтов соответственно). Кроме того, в конструкции новых стальных дисков предусмотрены большие вентиляционные отверстия (High Ventilation Area — HVA), которые имитируют тонкие спицы в некоторых дисках из алюминиевых сплавов. В моделях 2004-2005 годов такие диски уже используют Daimler Chrysler, Ford Motor и General Motors, кроме того, их примеру начинают следовать многие европейские и азиатские производители автомобилей, в том числе, Toyota и Honda.