編輯 / 張 南
設計 / 趙昊然
小米汽車喜歡搞世界第一,最近上市的 YU7 確實有一項世界第一。這就是四門防撞梁與內嵌式防滾架 AB 柱采用了 2200 兆帕超強鋼,刷新了汽車超強鋼強度記錄。
2025 年 5 月 22 日,小米視頻演示了用 251 公斤的鐵球同時砸向 1500 兆帕和 2200 兆帕強度的防撞梁,1500 兆帕的彎折并開裂,2200 兆帕的只彎折沒有開裂。雷軍還在發布會上公開了合作研發機構東北大學和育材堂。
此后,6 月 13 日至 17 日,雷軍 4 次發微博介紹 2200 兆帕超強鋼及其在小米 YU7 上的應用,6 月 26 日的上市發布會在安全環節再次強調,可見對其自豪和重視程度。
2010 年代開始,車用超高強度鋼,從 1500 兆帕逐漸升級到 1900 兆帕。
2017 年 9 月上市的北汽新能源 LITE 是全球第一款使用 2000 兆帕熱成型鋼的車型。
現在,來了小米 YU7 的 2200 兆帕超強鋼,在 2000 兆帕鋼的基礎上強度又提升了 200 兆帕。
2200 兆帕帶鋁硅鍍層熱成型鋼技術發明人是東北大學教授、王國棟院士團隊成員、育材堂董事長易紅亮,上述 LITE、坦克 300 所用的熱成型鋼也是易紅亮開發。
易紅亮和育材堂先后攻克了 2000 兆帕、2000 兆帕帶鋁硅鍍層、2200 兆帕帶鋁硅鍍層熱成型鋼技術,并且打破了高強度鋁硅鍍層熱成型鋼的全球獨家專利壟斷。
" 最早做 2000 兆帕的時候大家已經是拼盡全力,盡量把強度韌性達到新的平衡和新的高度。為什么當時只做到 2000 兆帕?因為已經到了極限,再往上的話韌性就太差了,不能滿足工業需求。" 易紅亮說。
關鍵點在于強度和韌性這一對矛盾,就像蹺蹺板的兩端,具體實現手段易紅亮沒有透露,他強調最終的結果是強度提升了約 200 兆帕,韌性與 2000 兆帕鋼基本相當。
需要說明的一點是,2000 兆帕、2200 兆帕鋼類似 400 伏、800 伏高壓平臺,是一個量級的統稱,并不是最終產品的精確強度。以 2000 兆帕為例,鋼板剛經熱沖壓成為汽車零件時的強度是 2000 兆帕級,強度普遍在 1800-2000 兆帕之間 , 通過車身的涂漆烘烤的工藝后韌性得到提升,同時強度略降到 1700-1850 兆帕之間。
獨家壟斷的熱成型鋼
全球的鋁硅鍍層熱成型鋼一直是被一家公司用專利壟斷著。
最近見諸報端的例子是 2024 年 11 月 1 日,全球第二大鋼鐵集團安賽樂米塔爾(Arcelor Mittal,下稱安米)向歐盟統一專利法院提起訴訟,稱小鵬汽車 G9 使用的熱成型材料涉嫌侵犯其持有的專利 EP3290200B1 的合法權益。
小鵬因此成為首家在歐洲統一專利法院被起訴的中國汽車制造商。
起訴方安米就是專利擁有者。
熱成型鋼的原理和古代鑄件類似,把劍燒紅鍛打之后再用冷水淬火,能增加劍的剛性和硬度。熱成型鋼是把鋼板經過 900 度左右的高溫加熱然后沖壓、快速冷卻,得到超高強度鋼材和部件。
瑞典人 1980 年代把這項技術用在了汽車鋼板上,最初 20 多年只在沃爾沃、薩博幾款小眾車型上使用,沒有大規模推廣。原因是鋼板經過高溫和沖壓,表面會產生氧化皮,影響焊裝、涂裝,去除氧化皮的噴砂等工藝會帶來環境污染,環評很難過關。沖壓過程中氧化皮還可能脫落進模具,污染模具。
1998 年,安米前身公司索拉克鋼鐵公司 ( Sollac ) 發明了一種鋁硅鍍層技術并在法國申請專利,它解決了熱成型鋼的所有問題,既不會生成氧化皮,也不用任何清洗就可以直接焊接、涂裝。這項技術讓鋼板的熱沖壓變得和冷沖壓一樣簡單高效,又能獲得熱沖壓的高強度特性,熱成型鋼這才普及起來。
相比老專利,新專利在工藝描述上更詳細,具體到鍍層結構和鍍層厚度,這就讓新專利的保護范圍變小,貌似給其他公司留下了一絲機會,如果能在該專利描述的工藝之外找到解決方案就能破解專利。
即使這樣,2006 年后很長時間內,仍然沒有任何公司打破安米的專利統治。
有了專利保護,汽車公司和一級供應商用鋁硅鍍層熱成型鋼只有兩個買家——要么安米,要么安米授權許可的鋼鐵公司。安米的高利潤也來自兩個渠道,要么獨家生產銷售,要么授權給其他鋼鐵公司收取專利費。
在歐洲,安米授權給蒂森克虜伯,在北美授權給安米鋼鐵公司及自己直接生產售賣,在日本授權給新日鐵,在韓國授權給現代制鐵,在中國成立合資公司華菱安賽樂米塔爾(簡稱 VAMA),由 VAMA 獨家供貨。
以 1500 兆帕鋼為例,VAMA 在國內的鋁硅鍍層熱成型鋼比同級裸鋼貴 2500-4000 元 / 噸。如此大的差價催生了一些未授權鋼鐵公司生產銷售這種鋼材,一些主機廠和一級供應商為了降本會購買未授權材料和部件。
2024 年 5 月,最高人民法院在有關熱成型鋼專利行政糾紛的二審判決中宣告安米專利在國內無效。
從那時起,國內再無安米的專利問題,安米對中國車企的策略重點放在了海外市場。2024 年 11 月在歐盟對小鵬的訴訟就是典型,目的是通過小鵬事件給中國汽車公司提個醒:雖然 AM 在國內專利無效,但在海外仍然有效,中國車企要么別出口,想出口就用 VAMA 的產品,車企要么為出口車型專門建一條單獨供應鏈,要么出口車、內銷車統一用 VAMA 鋼板。
安米試圖用這個方法解決國內專利失效帶來的客戶流失問題。
專利戰
安米的獨家壟斷是如何打破的?因為它的鋁硅鍍層熱成型馬氏體鋼相比同等強度的裸鋼韌性下降 15%。
挑戰者們從這個命門入手。
成立于 2017 年的育材堂經過大量研究發現真正影響韌性的不是鍍層本身,而是隱藏在鍍層和鋼材之間的納米級厚度的碳原子層。它們本來溶解于鋼材之中,由于受到鍍層擠壓而溢出,無處安身,像幽靈一般對汽車施加碰撞安全性降低的魔咒。
但是,安米的專利說得很清楚,之所以鍍層厚度大于 30 微米,是平衡了材料性能、防腐蝕和焊接等多重要求的最佳選擇。特別是防腐蝕一項,鍍層越厚防腐蝕效果越好,這與人們的直覺相符,因此這么多年來這項指標從未被業界質疑過。
實驗結果讓人意外:15 微米和 30 微米的鍍層在防腐效果上幾乎無差別。第三方檢測后育材堂又采用更多全球汽車主機廠的標準測試,也獲得同樣的結果。
易洪亮認為,原因在于,15 微米的鍍層已經含有了對防腐蝕起決定作用的犧牲陽極,而 30 微米多出來那部分只是冗余,并沒有起到作用。防腐蝕性能一旦突破,成形、焊接,甚至延遲開裂風險等各項指標都被一一驗證不低于安米產品。
2018 年 4 月,育材堂申請了中國國家發明專利,2019 年 9 月獲得專利授權,同期在其他主要汽車工業國家美、歐、日、韓也先后申請了專利。
安米不會坐視自己的專利帝國被瓦解,VAMA 從 2019 年 11 月起向國家知識產權局發起了針對育材堂的專利無效申請,2020 年 4 月 30 日,國家專利局對 VAMA 的無效申請進行了審查,6 月 22 日宣告育材堂的專利繼續有效。
其他競爭對手也沒閑著,從 2019 年起,寶鋼、首鋼、育材堂、韓國浦項陸續發起的對安米的專利無效宣告請求,從國家知識產權局、國家專利局一直打到最高人民法院。經過長達 5 年的博弈,安米專利終于在 2024 年 5 月被判無效。
整個過程在鋼鐵界和汽車界給原本寂寂無名的育材堂做了一個活廣告。育材堂收獲了來自紅杉資本、元禾控股、易方達等頭部機構的多輪投資,并與理想、長城、極氪等多家國產汽車頭部品牌建立合作。
2024 年全球汽車行業每年的熱成型鋼使用量約 500 萬噸,約占汽車用鋼的 20%,中國約有 100 萬噸的需求。超高強度鋼材可以讓鋼板在滿足強度標準的前提下降低厚度,所以也是非常重要的輕量化途徑,在新能源汽車時代角色更加重要。業界預計到 2030 年,全球鋁硅鍍層熱成型鋼市場規模將達 1000 萬噸,中國占據 35% 的市場份額。
《汽車商業評論》了解到,目前,育材堂高強度鋁硅鍍層熱成型鋼在美國還沒有拿到專利,在歐洲有些國家已經拿到專利,但有些國家還沒有,這對于中國車企采用這種汽車鋼板生產車輛出口到美國幾乎無望,出口到歐洲則構成一定程度威脅。