В настоящее время общими требованиями к автомобильным материалам являются высокая прочность, сопротивление усталости, сопротивление ползучести, устойчивость к высоким температурам, стойкость к растворителям, стабильность размеров, отличные электрические свойства и т. д., что выдвигает более высокие требования к отечественным автомобильным материалам. Среди материалов кузова автомобиля металлические материалы составляют около 90%, из них 70% составляют стальные материалы, 20% — алюминиевые сплавы, магниевые сплавы и т. д., а конструкционные пластмассы, углеродное волокно и другие материалы составляют около 10%. С учетом стоимости, безопасности, легкости и других характеристик сталь еще долго будет оставаться наиболее подходящим материалом для автомобильных кузовов.
По уровню прочности автомобильную сталь можно разделить на три категории: низкоуглеродистую сталь, обычную высокопрочную сталь и усовершенствованную высокопрочную сталь.
1. Мягкая сталь
Низкоуглеродистая сталь в основном относится к низкоуглеродистой стали, раскисленной алюминием, или стали без промежуточных элементов (сталь IF). Он имеет низкий предел текучести и высокое удлинение после разрыва. Он обладает превосходными свойствами обработки пластмасс, очень подходит для производства сложных деталей и может использоваться в автомобильных дверях. Для штамповки используются плита, отсек для запасного колеса, накладка на колесо и другие изделия глубокой и сверхглубокой вытяжки. В частности, сталь без внедрений изготавливается путем добавления соответствующего количества титана и/или ниобия к сверхнизкоуглеродистой стали. Атомы внедрения (углерод, азот) в стали существуют в виде карбидов и нитридов, восстанавливая атомы внедрения в твердом растворе в стали. , придавая ему лучшую формуемость.
2. Обычная высокопрочная сталь.
Обычные высокопрочные стали включают четыре категории: высокопрочная сталь с добавлением фосфора, высокопрочная сталь IF, закаленная сталь и низколегированная высокопрочная сталь.
Высокопрочная сталь с добавлением фосфора подразумевает добавление не более 0,12% элементов, упрочняющих твердый раствор, таких как фосфор, в сверхнизкоуглеродистую сталь (на основе стали без внедрений) или низкоуглеродистую сталь (на основе низкоуглеродистая сталь, раскисленная алюминием) для улучшения прочности стали. Эта сталь обладает высокой прочностью и хорошими свойствами холодной формовки, а также хорошей ударопрочностью и усталостной прочностью и часто используется для изготовления автомобильных панелей или деталей конструкций.
Высокопрочная сталь IF улучшает коэффициент пластической деформации (значение r) и индекс деформационного упрочнения (значение n) стали за счет контроля химического состава стали. Благодаря эффекту упрочнения твердого раствора легирующими элементами в стали и отсутствию межузельных атомов эта сталь обладает как высокой прочностью, так и отличными свойствами холодной штамповки. Обычно его используют для изготовления сложных деталей, требующих глубокой вытяжки.
Закаленная сталь сохраняет в стали определенное количество атомов углерода и азота в твердом растворе, а прочность стали можно улучшить путем добавления упрочняющих элементов, таких как фосфор и марганец. После обработки, формования и обжига при определенной температуре предел текучести стали значительно увеличивается из-за старения. Обычно он используется в автомобильных наружных панелях, требующих более высокой эффективности закалки.
Низколегированная высокопрочная сталь изготавливается путем добавления к низкоуглеродистой стали одиночных или составных микролегирующих элементов, таких как ниобий, титан и ванадий, для образования частиц карбонитрида и выделения для упрочнения. В то же время микролегирующие элементы измельчают зерна для получения более высокой прочности, в основном используются для конструкционных деталей и деталей арматуры с высокими требованиями к формованию отбортовок.
3. Усовершенствованная высокопрочная сталь.
Усовершенствованная высокопрочная сталь позволяет минимизировать вес автомобиля без снижения его безопасности, тем самым удовлетворяя требованиям автомобильной промышленности по энергосбережению и сокращению выбросов.
Усовершенствованная высокопрочная сталь в основном включает восемь категорий: двухфазная сталь, двухфазная сталь с улучшенной формуемостью, сталь с пластичностью, вызванной фазовым превращением, многофазная сталь, многофазная сталь с улучшенной формуемостью, закаленная разделенная сталь, мартенситная сталь и горячая сталь. -формованная сталь.
Структура двухфазной стали (сталь DP) в основном состоит из феррита и мартенсита. Он имеет низкий коэффициент текучести, высокие характеристики деформационного упрочнения, хорошее равномерное удлинение и характеристики упрочнения при термообработке. При том же уровне предела текучести двухфазная сталь имеет более высокую прочность, чем низколегированная высокопрочная сталь, не подвергается старению при комнатной температуре и имеет хорошую формуемость. В настоящее время уровень прочности двухфазной стали составляет 450–1310 МПа, и она в основном используется для изготовления деталей конструкций и арматуры.
Структура двухфазной стали с улучшенной формуемостью (сталь DH) в основном состоит из феррита, мартенсита и небольшого количества бейнита или остаточного аустенита. По сравнению с двухфазной сталью с таким же пределом прочности она имеет более высокие показатели относительного удлинения и наклепа. Поэтому эта марка стали подходит для деталей с более высокими требованиями к чертежу.
Структура стали с пластичной трансформацией (TR-сталь) в основном состоит из феррита, бейнита и остаточного аустенита, а содержание остаточного аустенита составляет не менее 5%. В процессе формовки остаточный аустенит может превратиться в мартенсит, поэтому сталь имеет высокую скорость наклепа, равномерное удлинение и прочность на разрыв. По сравнению с двухфазной сталью при одинаковой прочности на разрыв она имеет более высокое относительное удлинение.
Структура сложнофазной стали (CP-стали) представляет собой в основном небольшое количество мартенсита, остаточного аустенита или перлита, распределенных на ферритной или бейнитной матрице, которая упрочняется за счет мелкозернистого или дисперсионного упрочнения микролегирующими элементами. По сравнению с двухфазной сталью с такой же прочностью на разрыв, она имеет более высокий предел текучести и хорошие свойства при изгибе и в основном используется для гибки и отбортовки фасонных деталей.
Комплексно-фазовые стали с улучшенной формуемостью (CH-сталь) основаны на традиционной структуре сложнофазной стали (феррит + мартенсит + бейнит) и вводят метастабильную фазу остаточного аустенита. , мартенсит и бейнит, что придает ему более высокую прочность и более высокую скорость расширения отверстий. Феррит в стали может обеспечить лучшую пластичность, полагаясь на пластичность остаточного аустенита, вызванную фазовым превращением, для получения более высокого равномерного удлинения и общего удлинения. Композит с многофазной структурой придает стали CH высокую прочность, высокие характеристики расширения отверстий и хорошие характеристики относительного удлинения.
Сталь для закалки и разделения (QP-сталь) — это сверхвысокопрочная сталь с высокой формуемостью, производимая с использованием процесса закалки-разделения. Микроструктура стали состоит из нескольких фаз, таких как мартенсит + феррит + остаточный аустенит. Он использует сверхвысокую прочность, обеспечиваемую мартенситом, и пластичность, вызванную превращением (TRIP) остаточного аустенита. ) эффект, обеспечивающий превосходную формуемость, чем традиционная сверхвысокопрочная сталь, со средним соотношением текучести к прочности и высокими свойствами упрочнения, и подходит для деталей каркаса кузова и деталей безопасности с относительно сложной формой и высокими требованиями к прочности.
Структура мартенситной стали (стали MS) почти полностью представляет собой мартенсит. Обычно он имеет высокую прочность на разрыв и высокий коэффициент текучести. Он в основном используется для деталей, предотвращающих столкновения, и деталей безопасности с высокими требованиями к прочности. куски.
Сталь горячей штамповки (сталь HS) предназначена для нагрева стальной пластины выше температуры аустенизации. Нагретая стальная пластина штампуется в форме, формовка и закалка завершаются одновременно, а аустенит преобразуется в полную мартенситную структуру. Обеспечьте точную штамповку высокопрочных деталей и решите такие проблемы, как легкое растрескивание сверхвысокопрочных стальных пластин во время холодной штамповки, сильное пружинение, трудности при формовке сложных деталей и серьезная потеря формы. В настоящее время прочность стали, полученной горячей штамповкой, составляет 1300–2000 МПа, и она в основном используется для изготовления конструкционных деталей и деталей безопасности, таких как средние стойки и балки для предотвращения столкновений.
Подводя итог, можно сказать, что среди металлических конструкционных материалов прочность и пластичность стали имеют широкий диапазон регулирования. В то же время можно использовать различные процессы, такие как литье, ковка и сварка, и они до сих пор широко используются в автомобильной сфере.
Компания GNEE STEEL специализируется на предоставлении более профессионального сырья для автомобильной стали и услуг по индивидуальному заказу стали. Свяжитесь с нами чтобы узнать больше!
