汽车工业的迅猛发展为国民经济和社会发展发挥了重要作用。但受能源短缺、环境污染等问题的影响,该行业发展之矛盾也日益凸显。展望未来,该行业的发展只有建立在自然、生态、节能、安全等背景下,其发展才可持续。
在此背景下,汽车轻量化以及高强钢的应用成为了重要发展方向。但受高强钢板材强度的提高,传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象,无法满足高强度钢板的加工工艺要求。在无法满足成型条件的情况下,目前国际上逐渐研究超高强度钢板的热冲压成形技术。该技术是综合了成形、传热以及组织相变的一种新工艺,主要是利用高温奥氏体状态下,板料的塑性增加,屈服强度降低的特点,通过模具进行成形的工艺。但是热成型需要对工艺条件、金属相变、CAE分析技术进行深入研究,目前该技术被国外厂商垄断,国内发展缓慢。
据调查统计,部分汽车品牌高强钢的应用不断扩大,有些车型的车身框架高强度钢的应用已达90%。根据美国钢铁学院能量部的研究,即使高强度钢降低部分数值其拉伸还是要比传统的冷板困难得多。高强钢的延展率只有普通钢材的一半。
当材料被冲压成形时,会变硬,不同的钢材,变硬的程度不同。一般高强度低合金钢只略有20MPa增加,不到10%。注意:双相钢的屈服强度有140MPa增加,增加了40%多!金属在成形过程中,会变得完全不同,完全不像冲压加工开始之前。 这些钢材在受力后,屈服强度增加很多。材料较高的屈服应力加上加工硬化,等于流动应力的大大增加。因此,开裂、回弹、起皱、工件尺寸、模具磨损、微焊接磨损等成为了高强钢成型过程中的问题焦点。
基于高强钢的特点和特性,如果不能改变金属流动和减少摩擦,那么高强度钢(HSS)的开裂和质地不均性都可能引起部件报废率的上升。这种材料所具有的高千磅力每平方英寸(KSI)(测量屈变力的单位)、增强的回弹、加工硬化的倾向以及在升高的成型温度下运行对于模具来说都是一个挑战。
牌号表示方法:S590Q/Q550D/WQ590D/WH70Q/AH70DBD
钢的牌号和Q690D类似由代表屈服强度的汉语拼音字母,屈服强度数值,质量等级符号三个部分组成,例如:
Q550D其中:
Q—钢的屈服强度的“屈”字汉语拼音首位字母;
550—屈服强度数值,单位MPa;
D—质量等级为D级(等级分为C,D,E)。
当需方需要钢板具有厚度方向性能时,则在上述规定的牌号后加上代表厚度方向(Z向)性能级别的符号,例如:Q550D-Z15。
主要应用于重要的(低温)高强度结构件、工程机械、矿山钢结构件等。
牌号
C
Mn
Si
P
S
Al
其它
Q550D
≤0.18
1.00~1.60
≤0.55
≤0.030
≤0.030
≥0.015
目前市场上使用的高强度钢一般是指强度在350MPa以上的钢,这种钢的强度高、碰撞吸收能力强,同时冲压性能也好,这种钢的使用能有效的减轻汽车的重量,所以广泛应用于生产汽车上的一些重要零部件,例如车身的前杠和侧撞梁等一些安全件都已经被高强度钢代替。近几年,随着工业技术水平的提升和不断发展,高强度钢板得到快速发展和广泛应用,对高强度钢的研究也越来越多,不断的提高高强度钢的强度级别以及各方面的性能,如高强度钢的冲压成形性、焊接性能得到很大的改善,正在逐步取代普通钢板。未来几年汽车上高强度钢的使用比列会越来越大,这也是一个必然的发展趋势。
根据超轻概念汽车ULSAB-AVC的相关描述,按照钢的强度级别可将高强度钢分为三类:软钢、普通高强度钢和超高强度钢。软钢的屈服强度一般低于210MPa:将强度介于210-550MPa之间的钢统称为普通高强度钢:屈服强度在550MPa以上的钢列为超高强度钢。按照钢的强化原理可将高强度钢分为普通高强度钢和先进高强度钢。其中,普通高强度钢的强化方式主要有析出强化、固溶强化和细晶强化等,这类钢包括高强度烘烤硬化钢(BH钢)、含磷钢、碳一锰钢(CMn)、无间隙原子钢(IF钢)、各向同性钢(IS)和低合金高强度钢(HSLA)等:先进高强度钢则指通过相变强化来提高强度所得到的钢种,主要包括双相钢(DSS钢)、相变诱发塑性钢(TRIP钢)、贝氏体钢(BP)和马氏体钢(MP)等。按钢的生产工艺可分为:冷轧高强度钢板和热轧高强度钢板。
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