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汽車防撞結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分比如B柱及車架縱梁基本上都是采用一種稱為壓力硬化硼鋼的高強(qiáng)度鋼制造而成的。對(duì)拼焊板進(jìn)行沖壓成形使之成為所需零件,稱為拼焊板沖壓成形技術(shù)。這種特殊級(jí)別的鋼(含有0.002-0.005%的硼)具有出色的碰撞能量吸收性能以及較高的強(qiáng)度,這樣在設(shè)計(jì)的時(shí)候可以采用較薄的壁厚,從而減輕重量。硼鋼常常用于制造復(fù)雜、精密,且對(duì)強(qiáng)度有較高要求的部件,但是這種材料成本較高且不易于加工。
采用硼鋼來制造汽車零部件需要將鋼坯加熱到較高的溫度(約950°C),然后在800-1200公噸的壓力機(jī)中采用較大的壓力將其沖壓成所需的形狀。:三:適用于要求良好的冷成型性能并有較高或高強(qiáng)度要求的汽車大梁等結(jié)構(gòu)件適用牌號(hào)為以下幾種:QSTE340TMQSTE420TMQSTE460TMQSTE500TM四:具有良好的冷成型性能,用于制造汽車滾型車輪輪輞及輪輻產(chǎn)品厚度在1。但是實(shí)際情況并沒有這么簡單,要想使這種鋼發(fā)揮出色的性能,壓力機(jī)還需要配置水循環(huán)冷卻系統(tǒng),讓鋼在模具中快速冷卻或淬火至200°C左右。熱沖壓工藝的壓力硬化即是鋼坯的微觀組織從因高溫形成的延展性形態(tài)(主要是奧氏晶體形態(tài))轉(zhuǎn)變到因快速冷卻形成的硬化形態(tài)(主要是馬氏體結(jié)晶形態(tài))的過程。
美國環(huán)保署(DOE)希望可以省去用于熱成形汽車部件生產(chǎn)所需的大量能源和設(shè)備投入,因此他們贊助了科羅拉多礦業(yè)大學(xué)(CSM)及洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室(LANL),委托他們進(jìn)行一項(xiàng)為期三年、投入金額達(dá)120萬美元的聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目,旨在開發(fā)一種新型的輕量化先進(jìn)高強(qiáng)度鋼,可以在常溫的條件下沖壓成形為汽車部件。和華菱鋼鐵出資組建vama合資公司,投資建設(shè)汽車板項(xiàng)目,年產(chǎn)能150萬噸,其中酸軋產(chǎn)能為100萬噸、連續(xù)熱鍍鋅線產(chǎn)能為50萬噸。
以每年1000萬輛車來計(jì)算的話,采用Q&P(淬火與碳分配)鋼每年可以節(jié)省約30兆Btu(英熱單位),如果轉(zhuǎn)換成的話可以滿足30-33萬戶美國家庭一年的能源需求。
還有一些行業(yè)或合作伙伴,包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(CMU)的先進(jìn)鋼加工及產(chǎn)品研發(fā)中心,以及美國國家科學(xué)基l金會(huì)贊助的工學(xué)合作研發(fā)中心等,也加入到了這個(gè)項(xiàng)目中來。Q&P是一種生產(chǎn)馬氏體鋼的新工藝,這種鋼在加熱后還可以保持一定量的奧氏體。這些合作伙伴,包括鋼鐵公司如AKSteel、NucorSteel、Severstal和USSteel等以及汽車制造商如通用及豐田等,提供了超過30萬美元的成本分?jǐn)傎Y金。
Q&P工藝路線
據(jù)洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)工程師KesterClarke介紹,CSM/LANL小組研究的工藝稱為淬火與碳分配?!斑@就是汽車行業(yè)開發(fā)所謂的‘第三代’先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的其中一種方式,用于制造強(qiáng)度更高、更安全、更輕且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的汽車,”他說道。
“通過這種方式,材料工程師將開發(fā)一種‘有機(jī)的’復(fù)合材料結(jié)構(gòu),由相互混合的軟硬區(qū)域組成,可以確保材料在具有強(qiáng)度的同時(shí)也具有延展性,而這兩種特性很難同時(shí)實(shí)現(xiàn),”Clarke解釋道。
Q&P是一種生產(chǎn)馬氏體鋼的新工藝,這種鋼在加熱后還可以保持一定量的奧氏體。為了適應(yīng)未來的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,應(yīng)不斷地運(yùn)用新技術(shù)、新工藝和新裝備,研發(fā)出具備“高性能、低成本、易加工、高精度、綠色化”特征的先進(jìn)汽車用鋼技術(shù)。鋼在高溫淬火后將形成不完全馬氏體及不完全奧氏體微觀組織。接下來的碳分配步驟是耗盡部分馬氏體中的碳,然后將剩余部分轉(zhuǎn)移到奧氏體中。在后的淬火到室溫過程中,富碳奧氏體保留在鋼微觀組織中。
在使用Q&P工藝時(shí),Clarke表示,“我們?cè)噲D將一些有用的合金元素分配到微觀組織的某些區(qū)域。熱沖壓工藝的壓力硬化即是鋼坯的微觀組織從因高溫形成的延展性形態(tài)(主要是奧氏晶體形態(tài))轉(zhuǎn)變到因快速冷卻形成的硬化形態(tài)(主要是馬氏體結(jié)晶形態(tài))的過程。基本的目的是要把馬氏體中的碳,也就是硬的部分,轉(zhuǎn)移(擴(kuò)散)到奧氏體中,也就是柔韌的部分,然后將其穩(wěn)定下來。這樣,你就得到了亞穩(wěn)奧氏體,產(chǎn)生所謂的TRIP效果,即我們所說的相變誘發(fā)塑性。”
在采用這種鋼材制造的汽車部件受到碰撞時(shí),富碳的奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,后者比前者強(qiáng)度高,而且不易發(fā)生塑性變形,這種物理特性對(duì)確保汽車安全性來說非常重要。
合金添加劑及熱處理
2013年10月17日,鞍鋼與日本神戶制鋼簽約,合資成立鞍鋼神鋼冷軋高強(qiáng)汽車鋼板有限公司。將在鞍鋼本部建設(shè)1條年產(chǎn)60萬噸新型水冷式冷軋連續(xù)退火生產(chǎn)線,主要生產(chǎn)590mpa以上級(jí)別的雙相(dp)冷軋高強(qiáng)汽車用鋼。
2013年12月,鞍鋼與廣東省廣州市番禺區(qū)政府簽訂投資協(xié)議,鞍鋼高強(qiáng)熱鍍鋅項(xiàng)目將落戶番禺,為華南地區(qū)的汽車和家電企業(yè)提供產(chǎn)品。
唐鋼。2013年6月,唐鋼高強(qiáng)鋼項(xiàng)目開工,設(shè)計(jì)年產(chǎn)能150萬噸,產(chǎn)品定位為國際水平的高強(qiáng)汽車板、深沖板和家電板。設(shè)備由西門子提供,包括1條酸洗——冷連軋聯(lián)合機(jī)組(pltcm)、1條連續(xù)退火機(jī)組和1條連續(xù)鍍鋅機(jī)組。
安米。和華菱鋼鐵出資組建vama合資公司,投資建設(shè)汽車板項(xiàng)目,年產(chǎn)能150萬噸,其中酸軋產(chǎn)能為100萬噸、連續(xù)熱鍍鋅線產(chǎn)能為50萬噸。近年來,為了節(jié)約能源和降低成本,非調(diào)質(zhì)易切鋼鋼的使用量不斷增加,同時(shí),由于鉛對(duì)人體有害毒,國內(nèi)外環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)與指令都對(duì)含鉛易切鋼的生產(chǎn)與使用提出限制,從而新環(huán)保易切鋼系列與牌號(hào)不斷得到開發(fā)與應(yīng)用。項(xiàng)目已于2014年6月正式投產(chǎn)。vama的焦點(diǎn)產(chǎn)品是汽車板,計(jì)劃有三分之二的鋼材屬于高強(qiáng)度鋼。安米每年出口到中國的汽車板有20萬噸,主要供應(yīng)大眾、通用和福特等在華合資公司。2014年10月,這些產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到vama銷售。
預(yù)計(jì)到2017年歐洲對(duì)usibor鋼板(主要用于汽車行業(yè)的超高強(qiáng)度鋁硅涂層表面硬化鋼)的需求將增長,因此繼2013年2月在法國弗洛朗日鋼廠投產(chǎn)1條可以生產(chǎn)1850mm超寬usibor鋼板的生產(chǎn)線后,安米宣布計(jì)劃到2017年在歐洲再新增1條同樣的生產(chǎn)線。在高強(qiáng)鋼的布局方面,鞍鋼在重慶和廣州建設(shè)了高強(qiáng)鍍鋅汽車板項(xiàng)目。目前弗洛朗日鋼廠共有4條usibor硅鋁涂層鋼生產(chǎn)線。
和新日鐵住金就擴(kuò)大在美國合資的汽車鋼板產(chǎn)能達(dá)成一致,包括擴(kuò)建印第安那合資公司的產(chǎn)能,以及出資各半,安米對(duì)蒂森位于美國阿拉巴馬州的軋鋼廠進(jìn)行收購。
浦項(xiàng)。伴隨著需求變化和相關(guān)理論與技術(shù)的進(jìn)展,21世紀(jì)的汽車用鋼將會(huì)以更高質(zhì)量和更多品種的面貌出現(xiàn)在人類面前。浦項(xiàng)(佛山)年產(chǎn)45萬噸熔融鍍鋅鋼板的工廠于2013年4月竣工,主要生產(chǎn)汽車用鍍鋅鋼板和鍍鋅合金鋼板。除了現(xiàn)代和起亞外,還計(jì)劃供應(yīng)豐田、本田、日產(chǎn)、gm和大眾等。浦項(xiàng)(佛山)加工中心新添1條沖裁生產(chǎn)線,加工產(chǎn)能5萬噸/年,于2014年10月投產(chǎn),專門加工汽車板。
位于墨西哥東北部塔毛利帕斯州年產(chǎn)量為50萬噸的第2條連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線已于2014年1月竣工,由此具備在墨西哥年產(chǎn)90萬噸的汽車板生產(chǎn)體系,成為墨西哥l大的汽車鋼板生產(chǎn)廠家。我國在液壓成形技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用上已積累了一定經(jīng)驗(yàn),并形成了一定特色。2014年投產(chǎn)的熱鍍鋅生產(chǎn)線主要供應(yīng)汽車外板,產(chǎn)品為780mpa高強(qiáng)鋼。