汽车用高强度钢板发展趋势-图文

高强度钢板发展趋势

一百多年来, 钢铁一直是汽车工业的基础, 虽然汽车制造中塑料和铝镁合金 的用量不断增加, 但钢铁材料仍是汽车用材的主体。 选择低厚度的高强度钢板取 代传统的低强度钢板是汽车轻量化的一个有效的方法。 与铝、 镁合金和复合材料 相比较, 高强度钢板的原材料和制造成本较低, 使其在汽车新材料的应用中更加 具有竞争力。

1. 高强度钢的定义、分类与特点 1.1 定义与分类

对于高强度钢和超高强度钢, 目前并没有一个统一的定义。 有人认为抗拉强 度超过 340MPa 的称为高强度钢。 瑞典将钢板强度级别分为普通强度钢 (MS、 高 强度钢 (HS和超高强度钢 (EHS。

一般有两个分类的依据:屈服强度和抗拉强度。 我们总结了目前对于高强度 钢板分类的几种方法和依据,如表 5-7所示 。

表 5-7高强度钢板的分类方法

ULSAB — A VC 联合会认为对钢种分类的规范化非常重要,按习惯定义屈服 强度 (YS和抗拉强度 (TS,将钢种标记为 XX aaa/bbb。其中, XX 为钢种类型, aaa 为最低屈服强度 (MPa, bbb 为最低抗拉强度 (MPa。钢种的标志符号统一如 下:

传统钢种:低碳钢、无间隙原子钢、各向同性钢、烘烤硬化钢、碳-锰钢、 低合金高强度钢。

先进高强度钢钢种:双相钢、复相钢、相变诱发塑性钢、马氏体钢。 例如,钢种 DP500/800是指双相钢,其最低屈服强度为 500MPa ,最低抗 拉强度为 800MPa 。按照 ULSAB 所采用的术语,将屈服强度为 210~550MPa 的 钢定义为高强度钢 (HSS,屈服强度为 550MPa 的钢定义为超高强度锕 (UHSS, 而先进高强度钢 (AHSS的屈服强度覆盖于 HSS 和 UHSS 之间的强度范围。下图 给出了钢板的分类情况及其屈服强度和延伸率的对应关系。

1.2 2、高烘烤硬化性能; 3、能量吸收率较高;

4、高的疲劳强度和长的疲劳寿命; 5、高的防撞和抗凹性能。

尽管高强度钢有上述诸多优点,但其在其使用过程中也存在一定的瓶颈问 题。一是由于屈服强度高,增加了塑性变形的不均匀性,冲压成形性差,起皱、 开裂、 塑性变形不足等缺陷更难解决; 二是由于高强度钢板屈服强度高, 致使高 强度钢板的冲压回弹量加大, 使零件的成形精度更加难以控制。 有效地解决这两 个瓶颈问题的

方法:一是传统的基于经验、 类比的试冲和试做的方法。 二是基于 冲压仿真技术的高强度钢板冲压成形性改进和成形精度控制方法, 由于其快速反 应和低成本日益成为板成形领域的研究热点。

IF – 无间隙原子钢 LC – 低碳钢 BH – 烘烤硬化钢 HSLA – 刚强低合金钢 DP – 双相钢

FB – 铁素体 -贝氏体钢 TRIP – 相变诱导发塑性钢 MP – 复相钢

2. 高强度钢板在汽车上的应用

目前, 国外汽车公司在相当比例的轿车零件上应用了高强度钢板, 日本五家 最大的汽车公司轿车零件高强度钢板的应用比例 80年代为 15%, 90年代超过 30%,在本世纪初新开发的车型高强度钢板使用比例最高达 52%。图 5-2为欧洲 和日本某汽车公司 1980~2000年高强度钢在白车身中的应用比例。由图可以看 出,两家公司所采用的高强度钢均呈现逐年上升的变化趋势。

1994年,由世界主要钢板制造厂家支持的 ULSAB -A VC (Ultra Light Steel Auto Body -Advance Vehicle Concept 项目启动,该项目是从整体上研究和开发 新一代钢铁材料的汽车结构车身。 其更是把整个车身 90%的冲压件使用高强度钢 板和超高强度钢板作为目标,通过使用高强钢 (HSS和先进高强钢 (AHSS,向人 们展示了降低汽车重量的巨大潜力。 ULSAB 项目除了研究高强度钢板在汽车上 的应用外还研究

了新的制造技术(如激光拼焊技术等 ,以便在汽车制造中灵活 地使用高强度钢。下图为 ULSAB -A VC 项目组统计出的未来汽车材料的组成结 构。

图 5-2 高强度钢在白车身中的比例

a 按屈服强度级别 b 按钢种

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