详解汽车用钢的分类和发展方向
来源:汽车材料讲解、搜狐新闻
现代汽车制造业的核心是安全和环保,对车身要求“提高强度、减轻重量”。先进高强度钢在这种背景下蓬勃发展,大量应用于汽车车身的结构件、安全件上。
汽车用高强钢类型
1、双相钢 (DP钢,Dual Phase Steels)
2、复相钢 (CP钢,Complex Phase Steels)
3、相变诱导塑性钢 (TRIP钢,Transformation Induced Plasticity Steels)
4、马氏体钢 (MS钢,Martensitic Steels)
5、淬火延性钢 (QP钢,Quenching and Partitioning Steels)
6、孪晶诱发塑性钢 (TWIP钢,Twinning Induced Plasticity Steels)
7、硼钢 (PH钢或B钢,Press Hardening/Boron Steels)
▇ 双相钢(DP钢)
性能特点:无屈服延伸、无室温时效、低屈强比、高加工硬化指数和高烘烤硬化值。
典型应用:DP系列高强钢是目前结构类零件的首选钢种,大量应用于结构件、加强件和防撞件。如,车底十字构件、轨、防撞杆、防撞杆加强结构件等。
▇ 复相钢(CP钢)
性能特点:晶粒细小,抗拉强度较高。与同级别抗拉强度的双相钢相比,其屈服强度明显要高很多。具有良好的弯曲性能、高扩孔性能、高能量吸收能力和优良的翻边成形性能。
典型应用:底盘悬挂件,B柱,保险杠,座椅滑轨等。
▇ 相变诱导塑性钢(TRIP钢)
性能特点:组织中含有残余奥氏体,有良好的成形性能。在成形过程中残余奥氏体会逐渐转变为硬的马氏体,有利于均匀变形。TRIP钢还具有高碰撞吸收能、高强度塑性积和高n值的特点。
典型应用:结构相对复杂的零件,如B柱加强板、前纵梁等。
▇ 马氏体钢(MS钢)
性能特点:屈强比高,抗拉强度高,延伸率相对较低,需要注意延迟开裂的倾向。具有高碰撞吸收能、高强度塑性积和高n值的特点。
典型应用:简单零件的冷冲压和截面相对单一的辊压成形零件,如保险杠、门槛加强板和侧门内的防撞杆等。
汽车钢材▇ 淬火延性钢(QP钢)
性能特点:以马氏体为基体相,利用残余奥氏体在变形过程中的TRIP效应,能实现较高的加工硬化能力,因此比同级别超高强钢拥有更高的塑性和成形性能。
典型应用:适用于形状较为复杂的汽车安全件和结构件,如A、B柱加强件等。
▇ 孪晶诱发塑性钢(TWIP钢)
性能特点:TWIP钢为高C、高Mn、高Al成分的全奥氏体钢。通过孪晶诱发的动态细化作用,
能实现极高的加工硬化能力。TWIP钢具有超高强度和超高塑性,强塑积可达50GPa%以上。
典型应用:TWIP钢具有非常优越的成形性能和超高强度,适用于对材料拉延和胀形性能要求很高的零件,例如复杂形状的汽车安全件和结构件。
▇ 硼钢(PH钢或B钢)
性能特点:超高强度(抗拉强度达1500MPa以上),有效提高碰撞性能,车身轻量化;零件形状复杂,成形性好;尺寸精度高。
典型应用:安全结构件,如:前、后保险杠、A柱、B柱、中通道等。
汽车用钢的演化历程
自19世纪末期,即1885年德国工程师Karl Benz设计出第一台由内燃机驱动的汽车以来,钢开始在汽车制造过程中得到应用。在20世纪初,随着钢板/钢带生产技术的出现及其复杂成型加工技术的突破,汽车结构中的木质部件逐渐被钢板/钢带所取代。随后的百年历史中,钢板/
钢带成为汽车制造过程中的主导材料。随历史时期的不同,结合相应的国家战略、消费需求及技术能力,演化出一系列的汽车用钢材料,具体如图1所示。首先在汽车中得到应用的是低碳钢(Low Carbon,LC)和无间隙原子钢(Interstitial Free,IF),在当时这两类低强钢能满足强度、成型性、成本和设计的需求。直到1970年左右北美石油危机事件,汽车工业为应对能源问题,开始开发高强度钢来实现减重节能。自此之后,便进入到汽车钢板强度级别不断提高的良性循环时段。特别是在目前全球汽车轻量化的大趋势下,钢铁业内工作者也在为之不断的努力。
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