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青岛君联商贸告诉您高强钢板的发展方向

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青岛君联商贸告诉您高强钢板的发展方向

发布日期:2019-05-28 作者: 点击:

汽车外板厚度是0.6-0.8mm,车体构架用钢板的厚度是0.8-2.3mm,使用的是冷轧钢板或合金化热镀锌冷轧钢板(GA)。汽车底盘部件除要求强度外还要求刚性,所以主要使用厚度为2.0-3.6mm的热轧钢板。由于不同零部件要求的特性不同,所以相应地开发出适用于不同零部件的钢种。一般来说,随着强度的提高,钢板的加工性下降。但强化机制不同,钢板的EL-λ的平衡关系也不同,并且在很多情况下,可以对El和λ进行折中选择。以下以汽车底盘用热轧高强钢和车体构架用冷轧高强钢为重点说明汽车高强钢的开发历程。

高强度板

1、汽车底盘用热轧高强钢

汽车底盘部件需要进行扩孔加工形成凸缘,所以λ特性比EL重要。因此过去对底盘部件的开发主要是提高λ值。

普通的440MPa级热轧钢板的组织是铁素体+珠光体,强化机制是固溶强化和组织强化的组合机制。但将440MPa级热轧钢板用于汽车底盘时,在钢的组织设计上,要提高铁素体的固溶强化量和铁素体的体积分量,降低扩孔断裂起点珠光体的分量。在上世纪70年代日本各钢厂已经采取这种做法。80年代需求590MPa级钢板、90年代需求780MPa级钢板,对钢板的强度要求越来越高。由于铁素体+珠光体组织钢板不能兼有高强度和高加工性,于是开发出铁素体+马氏体组织的双相钢(DP钢)和贝氏体钢钢板。由于钢中的铁素体组织发生优先变形,所以DP钢板具有高EL值,适用于制造汽车轮盘。但由于软质相和硬质相的变形能相差很大,在进行冲料等极限变形加工时,在软质相和硬质相的界面上形成许多微孔使λ值下降,因此DP钢板在底盘部件的使用是有限定的。贝氏体钢钢板组织均匀,λ值高,目前590-780MPa级热轧贝氏体钢钢板用于底盘部件制造。

近年来,为了提高汽车底盘设计的自由度,对具有DP钢板的高EL值并具有贝氏体钢钢板的高λ值的780MPa级热轧高强度钢板的需求十分迫切。为此,开发出加工性优良的析出强化型新钢种。以前的析出强化钢板利用的是Ti、Nb、V的碳化物进行析出强化,析出物的尺寸约为30nm,所以强度很难实现稳定的780MPa。此外,由于钢的组织是混有部分珠光体的不均匀组织,所以λ值低。新开发的析出强化钢板以加工性良好的铁素体单相组织为基体,析出物的尺寸约为3nm,是传统析出强化钢板的1/10。由于析出强化量与析出物尺寸成反比,所以,新开发钢虽然是单相铁素体组织,但强度仍可达到780MPa级。

汽车底盘部件除了有高刚性要求,还由于有点腐蚀的问题,也不能随意降低钢板的厚度,但对采用980MPa级以上钢板使部件薄板化的要求也很迫切。今后应加强对加工性良好的980MPa级热轧钢板的开发。

高强度板

2、汽车车体构架用冷轧高强度板

与罩式炉退火(BAF)相比,连续退火(CAL)的退火后冷却速度大大提高。铁素体+马氏体的DP冷轧钢板就是在铁素体+奥氏体两相区退火后的冷却过程中使奥氏体转变为马氏体制造而成的。BAF的冷却速度小,不能抑制钢的组织向铁素体和珠光体的转变。为抑制这种转变,必须在钢中添加大量的Mn、Mo,但采用CAL工艺,即使合金含量少于传统钢,也容易获得DP组织。因此对590-980MPa级DP钢进行了积极开发。

利用CAL后淬火制造WQ(水淬)型钢板的设备可以实现更快的冷却速度,是生产DP钢的最佳生产工艺。当然,从单相奥氏体区进行水冷,有可能得到单相马氏体组织。但在这种情况下,虽然得不到高EL值,由于组织非常均匀,可以获得高的λ值。淬火马氏体的强度基本上取决于钢中的C含量。目前,提高C含量的1470MPa级冷轧马氏体钢板已经实现了工业化生产。

观察利用WQ工艺制造的980-1470MPa级高强钢的EL–λ关系可以看出,可以在从超高λ型到超高EL型(低YR)的很大范围内制造980MPa级钢板。利用在很大范围内调整EL–λ综合性能的特点,制造出用于汽车中柱等车体部件和座架的980MPa冷轧高强钢板,其用量逐年增加。此外,1180MPa级冷轧高强钢板也用于车门防冲撞梁等补强部件。

为了实现汽车车体构架轻量化,对构架用钢提出了进一步高强度化的要求,而且对高EL值的超高强度钢板的需求不断增长,利用DP组织不能使980MPa级具有相当于590MPa级钢板的EL值。因此开发出TRIP(相变诱发塑性)钢板。TRIP钢板中残存亚稳定的奥氏体组织,在进行冲压等变形加工时,亚稳定的奥氏体转变为马氏体,发生变形的部分优先转变为马氏体而硬化,抑制了缩颈的发生,从而获得很大的伸长率。目前已经开发出590-1180MPa级的TRIP钢板,1180MPa级钢板已经用于汽车部件的制造。

GA钢是在与CAL类似的连续热镀锌生产线(CGL)上制造的。与CAL不同的是,CGL在冷却过程中为了合金化镀层要进行加热和保温,为抑制铁素体或珠光体转变的发生,需要增加钢中的合金元素含量。目前也在进行合金化热镀锌DP钢板和TRIP钢板的开发。

基于加工性的要求,目前对采用980MPa级以上的高强钢制造部件的热冲压工艺进行研究。今后可以根据不同部件分别采用DP钢板、TRIP钢板和热冲压钢板。


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