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各类新型汽车用钢生产工艺烘烤硬化钢(BH钢)双相钢(DP钢)相变诱导塑性钢(TRIP钢)马氏体钢(M钢)高强度和高塑性马氏体钢(Q&P钢)
汽车工业快速发展,面临的节能减排要求亦日益突出。汽车轻量化制造技术要求采用新型高强度钢代替现有普通强度钢,在不降低安全性能的前提下,最大限度地减轻车辆自重。
新型汽车用钢主要包括下述六种:
烘烤硬化钢(BH钢)具有BH性能的高强度钢板有十分良好的冲压性能,其强度接近于优质低碳钢板。决定高强度钢板BH效果的因素很多,主要有预变形量、BH处理温度、保温时间、变形方式、加载方向等,其中,预变形量对BH效果影响最大。目前国内新一代轿车的外板多采用这一系列的电镀锌BH钢板,屈服强度级别主要是180MPa和210MPa。
双相钢(DP钢)DP钢具有优良的力学性能和成形性能,成为理想的汽车用高强度钢板。DP钢板的商业化开发已近30年,包括热轧、冷轧、电镀和热镀锌产品。主要组织是铁素体和马氏体,其中马氏体的含量在5%~20%,随着马氏体含量增加,强度线性增加,强度为500~1200MPa。
相变诱导塑性钢(TRIP钢)TRIP钢是近10年才商业化开发的钢种,包括热轧、冷轧、电镀和热镀锌产品,强度可达1000MPa,并具有良好延展性。TRIP钢具有高延伸率的本质是应变诱发残余奥氏体转变为马氏体,同时相变引起的体积膨胀伴随着局部加工硬化指数增加,使得变形很难集中在局部区域。
马氏体钢(M钢)汽车用马氏体钢(M钢)的生产是通过高温的奥氏体组织快速淬火转变为板条马氏体组织,可通过热轧、冷轧连续退火或成形后退火实现,最高强度可达1500MPa。是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。
高强度和高塑性马氏体钢(Q&P钢)汽车用Q&P钢属于第三代先进高强度钢。可以达到的力学性能:抗拉强度800~1800MPa,延伸率15%~40%。Q&P钢工艺作为一种热处理工艺,生产的组织具有马氏体和富碳的亚稳残余奥氏体。工艺包括控制淬火形成部分的马氏体,然后热处理以使碳从过饱和的马氏体中转移到残余奥氏体中。
目前国内外对Q&P钢工艺的研究还处于起步阶段。不过,Q&P钢具有优异的强度和塑性综合性能,作为汽车结构用钢,可大大减轻车体重量,增强车体抵抗撞击能力,提高汽车运行安全性,具有很好的发展前景。
微合金非调质钢微合金非调质钢主要用于汽车发动机曲轴、连杆等传动结构件。设计过程中接触的主要是锻造类非调质钢,通过控制锻造工艺及随后的冷却条件达到所要求的性能。这类钢的强化主要是通过Mn的固溶强化实现,同时,MnS、V和C、N形成化合物复合析出,可以细化晶粒,提高材料韧性。作为节能工艺,非调质钢将成为今后应用的一个热点。
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