汽车用高强钢有新进展
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中国汽车用钢行业市场现状行业发展趋势及未来前景预测中国汽车用钢行业市场规模庞大,各类钢材需求量巨大。
根据统计数据显示,中国每年的汽车用钢需求量超过3000万吨。
其中,高强度钢、低合金钢以及不锈钢等高端汽车用钢产品的需求量逐年增长,已成为行业的主要增长点。
此外,随着新能源汽车的兴起,新能源汽车用钢需求也日益增加。
1.产品结构升级。
随着汽车行业智能化、轻量化、绿色化的发展趋势,对汽车用钢品种、性能和质量的要求也越来越高。
未来,汽车用钢行业将更加注重发展高强度、高韧性、低合金、耐腐蚀的特种钢材,以满足汽车制造的需求。
2.技术创新推动行业发展。
中国汽车用钢行业已经加大了对技术创新的投入,通过引进、消化和吸收国际先进的生产设备和生产工艺,提高了产品的质量和技术水平。
未来,随着技术的进一步升级和创新,中国汽车用钢行业将进一步提高产品的竞争力和市场地位。
3.新能源汽车用钢需求增加。
新能源汽车作为未来汽车产业的重要发展方向,其用钢需求量将逐年增加。
新能源汽车用钢需求主要集中在汽车电池、悬挂系统、车身结构等方面,对高强度钢、锌镀铁、不锈钢等特殊钢材的需求量也将大幅度增加。
随着中国汽车市场的不断扩大和汽车产业的升级,中国汽车用钢行业将继续保持快速增长。
根据中国汽车工业协会的预测,到2025年,中国汽车用钢的年需求量有望突破5000万吨,市场潜力巨大。
未来,中国汽车用钢行业将继续朝着创新、绿色、可持续发展的方向迈进。
在产品结构升级方面,中国汽车用钢行业将加大对高端特种钢材的研发和生产,以提高产品质量和竞争力。
在技术创新方面,中国汽车用钢行业将加强与相关科研院所和高校的合作,推动技术进步和产业升级。
同时,随着新能源汽车的发展,中国汽车用钢行业将加大对新能源汽车用钢的研发和生产,以满足市场需求。
总之,中国汽车用钢行业市场现状良好,发展前景广阔。
随着中国汽车市场的继续增长和汽车产业的升级,中国汽车用钢行业有望迎来更加美好的未来。
新型车辆碰撞防护材料研究与应用在现代社会,交通事故频发,车辆碰撞防护成为了重要的研究领域。
为了提高车辆乘坐者的安全性能,科学家们投入大量精力研究和应用新型车辆碰撞防护材料。
本文将探讨新型车辆碰撞防护材料的研究与应用,包括材料的特点、发展趋势和主要应用领域。
首先,新型车辆碰撞防护材料具备一系列重要特点。
首要的特点是高吸能性能。
在碰撞过程中,车辆乘坐者会受到冲击力的影响,高吸能的材料能够吸收冲击能量,减缓乘坐者所承受的压力。
其次,新型材料具备较低的密度,可以减轻车辆整体重量。
低密度的材料比传统材料更轻巧,有助于提高车辆的燃油经济性和减少污染排放。
此外,新型材料要具备良好的可加工性和成本效益,以便大规模应用于车辆制造业。
随着科技的进步,新型车辆碰撞防护材料的研究和应用得到了极大的发展。
一种重要的新型材料是高强度钢(TWIP和TRIP钢)。
高强度钢具有优异的可塑性和耐用性,能够有效吸收碰撞能量,减少车辆乘坐者的受伤风险。
此外,碳纤维增强复合材料也被广泛应用于车辆制造中。
碳纤维材料具有轻质高强度、刚性好等优点,能够提供卓越的碰撞保护性能。
同时,镁合金和铝合金也被用作车辆碰撞防护材料。
与传统的钢材相比,镁合金和铝合金具有较低的密度和较高的强度,可以减轻车辆整体重量,并提供可靠的碰撞保护。
新型车辆碰撞防护材料的研究和应用还面临着一些挑战。
首先,这些材料的制造过程相对复杂,需要高端技术和设备的支持。
制造过程中的工艺控制和质量保证也是一个关键问题。
其次,新型材料在制造成本方面可能会比传统材料更高,这限制了其大规模应用。
另外,新材料与传统材料相比,相对较新,还需要进一步的研究和验证,以确保其性能的可靠性和稳定性。
尽管面临一些挑战,新型车辆碰撞防护材料仍在不断发展并得到广泛应用。
目前,新型材料已经应用于汽车和公共交通工具的制造中。
这些材料可以保护乘坐者在碰撞中的安全,并减少受伤风险。
此外,新材料还可以提高车辆的燃油经济性和减少污染排放,符合可持续发展的要求。
先进材料在汽车结构设计中的应用在当今汽车工业的快速发展中,先进材料的应用已成为提升汽车性能、安全性、燃油效率和环保性的关键因素。
汽车结构设计不再仅仅依赖于传统材料,而是积极引入各种创新的先进材料,以满足消费者对汽车品质和性能不断增长的需求。
先进高强度钢(AHSS)是汽车结构设计中广泛应用的一类材料。
与传统钢材相比,AHSS 具有更高的强度和更好的延展性。
这意味着在保证车身结构强度的同时,可以减轻车身重量,从而提高燃油效率和车辆操控性能。
例如,双相钢和相变诱发塑性钢等先进高强度钢种,在汽车的防撞梁、A 柱、B 柱等关键部位的应用,显著增强了车辆在碰撞时的抗冲击能力,为乘客提供了更可靠的安全保障。
铝合金在汽车结构中的应用也日益增多。
铝合金具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性等优点。
许多汽车制造商将铝合金用于车身覆盖件,如引擎盖、车门和行李箱盖,以减轻车辆的整体重量。
此外,铝合金还被用于制造车架和底盘部件,有助于降低车辆的重心,提升操控稳定性和行驶舒适性。
以奥迪的某些车型为例,大量采用铝合金车身结构,不仅实现了显著的减重效果,还提升了车辆的性能和燃油经济性。
碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种极为先进的材料,正逐渐在高端汽车制造中崭露头角。
CFRP 具有高强度、高刚度和极轻的重量等卓越性能。
在超级跑车和高性能汽车中,碳纤维部件常用于车身外壳、传动轴和悬架系统等部位。
其高强度和轻质量的特性使得车辆能够在高速行驶时保持出色的稳定性和加速性能。
然而,由于碳纤维材料成本较高,目前在大规模量产汽车中的应用还相对有限,但随着技术的不断进步和成本的降低,其应用前景十分广阔。
镁合金也是汽车结构设计中的新兴材料之一。
镁合金的密度比铝合金更低,具有良好的减震性能和可加工性。
在汽车内饰件、座椅框架和仪表盘支架等部件中使用镁合金,可以进一步减轻车辆重量,提高燃油效率。
同时,镁合金的减震性能有助于降低车内噪音和振动,提升乘坐舒适性。
钢铁产品在新能源汽车领域的应用有哪些在当今全球追求可持续发展和绿色能源的大背景下,新能源汽车产业蓬勃发展。
新能源汽车不仅代表着未来出行方式的变革,也对材料的性能和应用提出了新的要求。
钢铁作为一种传统的基础材料,在新能源汽车领域中依然发挥着重要作用。
首先,车身结构是钢铁产品在新能源汽车中的一个重要应用领域。
高强度钢在新能源汽车车身制造中占据着重要地位。
相较于传统汽车,新能源汽车由于搭载了沉重的电池组,车身重量有所增加。
为了弥补这一增重,同时保障车辆的安全性和操控性能,高强度钢的使用成为了关键。
高强度钢具有出色的强度和韧性,可以在减轻车身重量的同时,提高车身的抗碰撞能力,为乘客提供可靠的安全保障。
汽车的底盘部件同样离不开钢铁产品。
底盘作为支撑整个车辆的关键结构,需要具备高强度和高耐久性。
例如,悬架系统中的控制臂、转向节等部件通常由钢铁制造。
这些部件承受着车辆行驶过程中的各种力和冲击,优质的钢铁材料能够确保底盘的稳定性和可靠性,为车辆的操控性能奠定基础。
在新能源汽车的动力系统中,钢铁也有其用武之地。
电动机的外壳和内部结构件往往采用钢铁材料。
电动机在工作时会产生热量和振动,需要坚固的外壳来保护内部组件并进行有效的散热。
钢铁的良好导热性能和机械强度使其成为理想的选择。
此外,电池包的外壳和支架也常使用钢铁,以保护电池组免受外界冲击和环境影响。
新能源汽车的制造过程中,冲压工艺是常用的成型方法之一。
钢铁板材通过冲压可以制成各种形状复杂的零部件,如车门、引擎盖等。
先进的高强度钢冲压技术能够在保证零部件强度的前提下,实现更轻量化的设计,降低车辆能耗。
值得一提的是,不锈钢在新能源汽车中的应用也逐渐增多。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性,能够在恶劣的环境条件下保持性能稳定。
例如,在车辆的排气系统中,不锈钢可以抵御高温和腐蚀气体的侵蚀,延长排气系统的使用寿命。
除了上述直接应用于车辆结构和组件的方面,钢铁产品在新能源汽车的生产设备和工装夹具中也发挥着重要作用。
2024年高强度钢板市场发展现状引言高强度钢板是一种具有较高强度和较低重量的钢材,广泛应用于汽车、机械制造、造船等领域。
本文将对高强度钢板市场的发展现状进行深入分析。
市场规模与增长趋势高强度钢板市场在过去几年持续增长,预计在未来几年仍将保持稳定增长。
据统计,2019年全球高强度钢板市场规模约为XX亿美元,预计到2025年将达到XX亿美元。
市场规模的增长主要源于以下几个因素。
首先,汽车行业的发展推动了高强度钢板市场的增长。
随着汽车行业对轻量化材料的需求增加,高强度钢板作为一种重要的轻量化材料得到广泛应用。
高强度钢板的使用可以降低汽车的整体重量,提高燃油效率和安全性能。
其次,机械制造行业对高强度钢板的需求也在不断增加。
高强度钢板具有优异的强度和韧性,适用于各种机械设备的制造。
随着机械制造业的发展和机械设备的更新换代,高强度钢板市场的需求持续增长。
再次,建筑和船舶行业对高强度钢板的需求也在快速增长。
高强度钢板在建筑和船舶领域具有重要的应用价值,可以提供强度和耐久性,满足特定的工程需求。
市场竞争格局高强度钢板市场存在激烈的竞争,主要供应商主要有ArcelorMittal、Nippon Steel Corporation、POSCO、Baosteel等。
这些供应商通过不断提高产品质量、拓展市场份额和加大研发投入来保持竞争优势。
此外,新兴的高强度钢板供应商也在积极进入市场。
这些新兴供应商通过技术创新和定制化服务来满足特定需求,与传统供应商形成一定的竞争。
市场驱动因素高强度钢板市场发展的驱动因素主要包括以下几点。
首先,环保意识的提升推动了高强度钢板的需求。
高强度钢板可以减少材料的使用量,降低能源消耗和碳排放,符合可持续发展的要求。
其次,行业对轻量化材料的需求增加也是推动市场发展的重要因素。
高强度钢板作为一种轻量化材料,可以提高产品的性能并降低成本,符合行业的需求。
再次,技术的进步也推动了高强度钢板市场的发展。
先进材料在汽车制造中的应用研究汽车,作为现代社会不可或缺的交通工具,其制造技术一直在不断发展和创新。
其中,先进材料的应用起到了至关重要的作用。
这些材料不仅提升了汽车的性能、安全性和舒适性,还对环境保护和可持续发展产生了深远的影响。
先进高强度钢(AHSS)是目前汽车制造中广泛应用的一类材料。
与传统钢材相比,AHSS 具有更高的强度和更好的延展性。
通过采用不同的合金元素和热处理工艺,AHSS 能够在减轻车身重量的同时,保持甚至提高车身的结构强度。
这意味着汽车在碰撞时能够更好地保护乘客的安全,同时降低燃油消耗,减少尾气排放。
例如,双相钢和相变诱发塑性钢在汽车的车架、车门和保险杠等部位得到了大量应用。
铝合金在汽车制造中的应用也日益增多。
铝合金具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性等优点。
使用铝合金制造汽车零部件,如发动机缸体、轮毂和车身面板,可以显著减轻车辆的重量,提高燃油效率。
此外,铝合金的回收利用率较高,有利于降低汽车生产对环境的影响。
一些高端汽车品牌已经广泛采用铝合金来打造车身结构,不仅提升了车辆的性能,还展现了其先进的制造工艺和环保理念。
碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种具有极高强度和刚度的先进材料。
尽管成本相对较高,但在高性能汽车和电动汽车领域,CFRP 展现出了巨大的应用潜力。
CFRP 可以用于制造汽车的车架、传动轴和车身覆盖件等部件,极大地减轻了车辆的重量,提高了车辆的加速性能和续航里程。
例如,一些超级跑车采用了大量的 CFRP 材料,使其在保持高强度的同时,实现了极致的轻量化。
除了结构材料,功能性材料在汽车制造中也发挥着重要作用。
例如,隔音降噪材料可以提高车内的安静程度,为乘客提供更舒适的驾乘环境。
新型的隔热材料能够减少车内热量的传递,降低空调系统的负荷,从而节省能源。
而在电动汽车中,高性能的电池材料是决定车辆续航里程和充电速度的关键因素。
目前,锂离子电池的正极材料如三元材料和磷酸铁锂,以及负极材料如石墨和硅基材料,都在不断地改进和优化,以提高电池的能量密度和循环寿命。
浅析我国汽车用钢市场发展前景大有可为据了解:2022年前11个月,我国汽车累计产销1998.93万辆和1986.01万辆,同比增长14.34%和13.53%。
这也带动了汽车生产主要原材料汽车用钢的需求。
中钢协供应的猜测数据显示,在汽车消费增长与汽车减量化等因素综合作用下,到2022年,汽车用钢消费总量可达6200万吨。
汽车行业是我国主要钢材消费行业,其消费量排在建筑和机械行业之后。
数据显示,2022年我国汽车用钢消费量为3900万吨,2022年则达到约4400万吨,其中用于整车制造钢材占比为75%。
当前,汽车业轻量化进展态势明显,轻量化材料应用大行其道。
轻量化材料包含两大类:一类是低密度的轻质材料,如铝合金、镁合金、钛合金、碳纤维增加塑料;另一类就是高强度钢和成形性良好的先进高强度钢。
有关专家指出,与其他材料相比,高强钢是目前实现汽车轻量化最经济可行的材料。
钢材在相当长的时间内仍将是我国汽车最主要的原材料,并将长期稳定在60%至70%的使用比例。
纵观国际汽车用钢市场,发达国家轿车主流车型高强钢的使用比例基本在60%以上,最高达到80%以上,最高强度达到1500MPa。
欧洲制定的新减排标准是,到2022年,以2022年年重为基数减重25%。
到“十二五”末,我国汽车轻量化减重目标是以2022年年重为基数,减重20%左右。
为此,到“十二五”末,我国汽车用高强钢平均比例达到30%,其中超过980MPa先进高强钢数量将达到50万吨甚至更高。
近年来,国内大型钢铁企业纷纷开展高强度汽车用钢研发生产,力求通过高附加值产品提升利润空间。
目前,国内企业生产的双相钢、复相钢、相变诱发塑性钢等先进的高强度汽车用钢产品已批量用于国内高等级汽车,其中800MPa级别冷轧和镀锌汽车板已实现批量供货,1200MPa、1500MPa级已具备批量生产力量,改写了知名品牌汽车用钢全部依靠进口的历史。
宝钢是国内最大的汽车冷轧板生产企业,特殊是在轿车面板生产方面表现突出,已成为国际上汽车板可供货品类最多的厂家之一。
高强度钢的重要作用
高强度钢具有以下一些重要作用:
1.提高汽车性能:高强度钢通过改变车身的刚度以及重量,进而间接地优化了汽车的整体性能。
例如,更强的刚度可以提高车身的抗变形能力,减少车辆晃动,提供更舒适的驾乘环境。
重量轻化则可以直接提升汽车的加速性能和燃油经济性。
高强度钢因其强度高、质量轻的特点,可以用来替代传统的普通钢,实现车身重量降低,提升汽车的动力性能。
2.提高碰撞安全性:高强度钢可以增加车身的抗撞击性,保护乘员的安全。
这些钢制成的车身结构可以更好地分散撞击力,同时保持乘员舱的稳定性。
3.优化乘坐舒适性:高强度钢还具有噪音、振动和声振粗糙度(NVH)方面的优势,有助于降低车辆的振动,提高乘坐舒适性。
4.降低维护成本:更长的使用寿命意味着高强度钢可以减少汽车的维护次数和维修成本。
高强度钢在提高汽车性能、提高碰撞安全性、优化乘坐舒适性和降低维护成本方面发挥着重要作用。
然而,这些优势的实现取决于汽车制造商如何设计和应用高强度钢,以及高强度钢的具体类型和强度。
新型汽车用高强度中锰钢研究现状及发展趋势
近年来,随着新能源汽车技术的发展,汽车结构设计和重量减轻受到越来越多的关注,高强度中锰钢的研究也被越来越广泛的关注。
高强度中锰钢是一种具有较高强度、良好的可塑性、良好的抗压性、低的热扩性能、
高的韧性及良好的可抛热性等优点的新型超强钢。
在交通运输装备,特别是新能源汽车行业,高层次的安全性和效率性能都在不断提高。
高强度中锰钢可以提高结构刚度,把重量
减轻30~50%,增加汽车整体安全性和行驶稳定性。
将汽车隔震系统优化,增加发动机动力,改善汽车的抗碰撞甚至可以以较低的价格获得更好的保护力度。
所以,钢应用于新型车辆
的设计重要性不言而喻。
研究人员把高强度中锰钢的研究重点放在性价比、加工精度和表面质量上,以满足越
来越严苛的新能源汽车行业应用要求。
他们采用改变材料结构,控制过热及淬火、冷变形,组合加工及微弧搅拌抛丸等设备加工精度,使高强度中锰钢性能有了进一步提升,实现了
更好的应用效果。
在未来的发展方向中,高强度中锰钢在新能源汽车行业的应用和实现前景及其潜在的
结构优化与重量结构减轻应用将是未来发展趋势。
随着新能源汽车技术的发展,高强度中锰钢应用于新能源汽车行业越来越重要,它也
被越来越多的人所关注。
研究人员努力提高高强度中锰钢的性能,使其可以满足汽车零部
件的设计要求,同时实现重量减轻,把汽车安全性和效率性能提高到更高的水平。
未来的
发展方向必定以结构优化和更多的重量减轻技术为主,以达到更好的汽车性能和成本效益,推动高强度中锰钢应用于汽车领域的发展,将是一个趋势。
武钢高强汽车用钢板开发研究随着排放和碰撞安全法规的日益严格,以及消费理念的变化,对汽车燃油经济性和安全性的要求也越来越高,在汽车轻量化制造的同时提高安全性成为汽车工业发展的必然趋势。
国际钢协世界汽车用钢联盟项目未来钢制汽车FSV计划的研究结果表明,在不增加生产成本的前提下,通过大量使用先进高强钢(97%的HSS和AHSS应用比例)和先进制造技术,可以在满足碰撞安全要求的同时,较标杆车实现35%的白车身减重。
FSV项目体现了钢铁产品持续不断的轻量化潜力。
钢铁材料占汽车质量的70 %~80 %开发高强度钢板,提高高强钢应用比例,可以有效减轻车身质量。
武钢是国内的主要汽车用钢板供应商,根据汽车各部位零件的特点,开发出系列高强度汽车钢板,可满足汽车整车制造需要。
同时,武钢近年着力开发先进制造技术,加强先期介入EVI技术服务能力建设,强化与用户的技术沟通与技术支持,促进汽车和钢铁工业的共同进步。
高强度IF钢和烘烤硬化BH钢主要用于制造车身覆盖件。
这2个钢种兼具高强度和高深冲性能的优点,可以冲压成复杂的汽车覆盖零件。
用于替代传统深冲IF钢时,可以减薄零件厚度,减轻零件质量;同时,由于其屈服强度较高,特别是BH钢,在零件烘烤硬化后屈服强度可以增加40 MPa左右,提高了外板件的抗凹陷性。
BH钢控制和利用铁素体基体的自由碳原子,在烘烤过程碳原子重新固定在冲压塑性变形过程产生的位错里,从而提高屈服强度。
因此,BH钢具有时效性,需要在出厂后的3个月内使用,这对汽车厂的物流和冲压生产控制能力提出较高要求。
目前国内BH钢主要用于高档轿车的面板,以180 MPa和220 MPa级热镀锌钢板为主。
2车身安全结构件用高强钢车身碰撞安全设计的基本思想是,前仓和后仓部分相对于乘员区较软,在发生碰撞时尽可能地在前后仓产生塑性变形以吸收撞击能量;为保证乘员安全,乘员区应尽可能地减少变形,确保有效生存空间。
从材料的角度,体现在提高材料屈服强度、增加零件的刚度;低的屈强比(高应变强化能力)和高的伸长率则有利于提高材料拉伸曲线的下阴影面积,从而提高能量吸收能力。
高强度钢板发展历程一、高强度钢板的起源高强度钢板的发展源远流长,早在20世纪60年代,人们就开始研究和应用高强度钢材。
当时,由于国家经济发展的需要和军事工业的要求,高强度钢板开始被广泛应用于航空航天、船舶、汽车、轨道交通等领域。
然而,由于当时的冶炼技术和生产工艺的限制,高强度钢板的应用受到了一定的局限。
二、高强度钢板的突破随着科学技术的进步和冶炼技术的改进,高强度钢板在20世纪80年代迎来了新的突破。
当时,人们通过合金设计、热处理工艺和控制轧制温度等手段,成功地提高了钢材的强度和塑性。
这些突破使得高强度钢板的应用范围得到了进一步扩展,特别是在汽车制造领域,高强度钢板成为轻量化设计和安全性能提升的重要材料。
三、高强度钢板的应用随着高强度钢板的突破和发展,其在各个领域的应用也越来越广泛。
在汽车制造领域,高强度钢板可以用于制造车身结构和安全部件,提高车辆的抗碰撞能力和乘员的安全性。
在船舶制造领域,高强度钢板可以用于制造船体结构,提高船舶的载重能力和抗风浪能力。
在建筑领域,高强度钢板可以用于制造桥梁和高层建筑的结构部件,提高建筑物的抗震性能和使用寿命。
四、高强度钢板的未来发展随着科学技术的不断进步和工艺技术的不断创新,高强度钢板的发展前景十分广阔。
未来,人们将继续在合金设计、热处理工艺和控制轧制温度等方面进行研究和突破,进一步提高高强度钢板的强度和塑性。
同时,人们还将加强高强度钢板的表面处理和涂层技术研究,提高钢材的耐腐蚀性能和美观度。
此外,随着人们对环境保护和可持续发展的重视,高强度钢板的绿色制造和循环利用也将成为未来发展的重要方向。
总结而言,高强度钢板的发展历程经历了起源、突破、应用和未来发展四个阶段。
从过去的局限到现在的广泛应用,高强度钢板在工业领域发挥着重要作用。
随着科学技术的进步和工艺技术的创新,高强度钢板的发展前景十分广阔,相信在不久的将来,高强度钢板将在更多的领域得到应用,并为社会发展做出更大的贡献。
∙∙分类:国际新闻创建于2013年7月11日星期四10:14最后更新于2013年7月11日星期四10:14作者:Super User点击数:9浦项制铁技术研究实验室 Young Sool Jin 郭金宇译在现在和未来的汽车上,汽车的减重成为减少CO2排放和降低燃油消耗的关键手段。
同时,复合动力车和电动车更加要求车身减重。
包括有色金属在内的轻量化材料中,从技术和经济性的观点来看,先进高强钢是最有应用前景的汽车用材料。
根据调查,先进高强钢在汽车用钢的比例将从2009年的7%增加到2020年的28%~36%,特别是在亚洲国家,比例将更高。
此外,在未来的白车身和覆盖件上,铝合金的用量也将大幅度增加。
考虑到未来的应用前景,钢铁行业应加快先进高强钢和相关应用技术的研究与发展。
多种高强钢物尽其用为了满足汽车工业在提高安全性、燃油经济性、耐用性和舒适性等方面的要求,钢铁企业开发了多种钢材并应用在车身结构上,更加先进的新型汽车用钢也正在加紧研发中。
强塑积小于25000MPa%的汽车用钢已经广泛应用在汽车行业,如IF钢、HSLA(高强低合金)钢、传统的先进高强钢(AHSS)如DP(双相)钢、TRIP(相变诱导塑性)钢、CP(复相)钢、马氏体钢和HF(热冲压成形)钢。
另外两组钢,分别称为超高强度先进高强钢(X-AHSS)和超高强度先进高强钢(U–AHSS),具有优越的强度和塑性平衡,强塑积大于25000MPa%,被称为下一代汽车用钢。
而这些先进高强钢的微观组织包括铁素体、贝氏体、马氏体和残余奥氏体等组织。
那么,传统先进高强钢有何最新发展,下一代先进高强钢的研发进展如何?附表总结了浦项制铁先进高强钢的研发情况。
热轧先进高强钢。
为了得到性能优异的热轧双相钢、铁素体-贝氏体钢和TRIP钢,在工艺过程中需要优化钢种的成分、轧制工艺和冷却速率。
总的说来,热轧终轧温度大于Ar3点,冷却过程采用2步法进行控制。
中间的冷却温度和空冷时间会对铁素体转变行为产生影响,如铁素体的体积、形态,以及未转变奥氏体的富碳情况。
热轧卷最终的卷曲温度会对产品的微观组织产生影响。
采用低C-Mn-Si的成分体系,590MPa级和780MPa级DP钢的卷曲温度设定在马氏体转变温度以下,冷却后直接得到铁素体和马氏体组织。
980MPa级DP钢采用低C-Mn-Si-Cr的成分体系,卷曲温度在马氏体转变温度以上。
通过添加Cr提高钢卷的淬透性,残余奥氏体在卷曲后转变为马氏体。
双相钢主要用在要求良好强度和塑性平衡以及低屈服强度的车轮和汽车悬挂件等零部件上。
为了得到扩孔性能优良的FB钢(铁素体-贝氏体双相钢),减小基体和第二相之间的碳含量和硬度的差别是至关重要的。
低C-Mn系590MPa级、低C-Mn-Si系的780MPa级和980MPa级FB钢的卷曲温度在贝氏体转变温度以下,用来抑制出现马氏体和粗大的渗碳体。
FB 钢具有优异的扩孔性能、高屈强比和在焊接区域硬度变化小的特点。
TRIP钢采用C-Mn-Si-Nb的成分体系,热轧后的780MPa级TRIP钢卷曲温度在贝氏体转变温度以下。
在终轧后和水冷前,钢卷会在铁素体区停留几秒钟,这时碳会从铁素体中扩散出来进入到未转变的奥氏体区。
如果富碳不足,在TRIP钢冷却过程中会出现马氏体。
由于TRIP 效应,TRIP钢具有良好的成形性能,但由于焊接性能不如DP钢,TRIP 钢并没有广泛应用。
冷轧和退火的先进高强钢。
DP钢具有良好的强度和塑性平衡和低屈强比的特点,广泛应用于汽车车身。
相比于TRIP钢,DP钢由于碳含量低,因此具有良好的焊接性能。
在热镀锌过程中,相比于TRIP 钢,DP钢具有更好的表面质量。
DP钢应用在汽车外板正成为一种趋势。
然而,低r值和表面质量因素却限制了DP钢在汽车外板和内部深冲件的应用。
由于DP590具有高抗凹性,近期浦项进行了DP590用于汽车外板的试验,将汽车板厚度由0.7mm减小到0.55mm。
TRIP钢具有良好的成形性能,其延伸率要明显大于相同强度级别的DP钢。
然而,硅元素的添加会降低钢板的表面质量和焊接性。
研究人员采用了很多方法去解决上述问题,如:采用铝代硅的合金成分体系、退火过程中采用预氧化、添加推迟氧化的元素和降低碳含量等。
抗拉强度为1180MPa的CP钢具有高屈复强度和高冷弯性能,主要应用在汽车车身的加强件上。
由于在退火过程中抑制了铁素体转变,CP钢主要含有贝氏体、少量的铁素体和马氏体。
由于钢中碳和硅含量低,CP钢具有良好的点焊性能和镀锌性能。
冷轧和热镀锌马氏体钢也已经研发出来并主要应用在汽车前端的安全件和防撞件上。
热冲压成形钢。
浦项开发了新的具有高锰氮成分体系的热冲压成形钢。
这种钢的优点是可以在较低的加热温度(850℃)下完全奥氏体化,并且在冷却过程中能够完全转变为马氏体,相比于传统的22MnB5钢,其完全奥氏体化温度为880℃。
该钢种的冲压温度要大于850℃,如果加热温度低于850℃或者说加热温度低于完全奥氏体化温度,三点弯曲的断裂角度就会明显下降,这是因为应力会在残余铁素体中集中。
热冲压成形钢的应用范围很广,并且需要表面镀锌。
然而,锌基涂层在热冲压过程中容易氧化和蒸发,并且容易发生断裂。
浦项开发了一种新的含Zn涂层来解决上述问题。
新涂层的特征是在加热过程中能够形成稳定的Fe-Zn,合金层中富Zn的区域很小。
形成的涂层在热冲压过程中也不会出现液态金属脆性敏感的问题。
新研发的合金涂层在热冲压过程中在基板上不会出现裂纹。
表1 浦项先进高强钢的研发状态○实验室开发, ●商业供货超高强度钢更追求轻量化超高强度钢(X–AHSS)和轻量化钢。
被称为超高强度钢的第二代汽车用钢,其强塑积大于25000MPa%,近年来吸引了广泛的关注。
所有的研究都是利用残余奥氏体向马氏体相变的方法来得到高的延伸率。
人们通过添加锰和碳元素来得到足够的奥氏体,在连退过程中的部分逆转变也被采用。
在逆转变过程中,锰和碳在奥氏体中的偏聚增加了奥氏体的稳定性。
通过将退火温度精确控制在Ac1和Ac3之间,我们可以得到晶粒尺寸在200nm~500nm的铁素体和奥氏体。
残余奥氏体的数量约为20%~30%,抗拉强度在1033MPa~1389MPa,延伸率在27.5%~28.8%,强塑积在28408MPa%~40003MPa%之间。
轻重量钢主要是指含有Mn和Al的成分体系为Fe-18~28Mn-9~12Al-0.7~1.2C的合金系。
Fe-26Mn-11Al-1.15C钢的微观结构为“三相复合结构”,即在奥氏体基体中含有6%~8%的铁素体和纳米尺寸的碳化物。
然而,浦项正在研制新型的复相钢,其特征为:钢中含有较低含量的Mn元素和Al元素,微观组织为具有30%~40%奥氏体的复相钢。
由于残余奥氏体的TRIP效应,这种钢的抗拉强度约为780MPa~830MPa,延伸率约为40%,强塑积约为30000MPa%~35000MPa%,属于超高强度钢。
相比于传统钢铁材料,钢板密度减小约10%。
由于在600℃~1200℃钢板的热塑性只有67%,通过连铸可以得到表面质量良好的铸坯。
TWIP钢。
TWIP钢由于具有不同的加工硬化行为而具有优异的力学性能。
最近浦项开发了抗拉强度在980MPa、延伸率在60%以上的冷轧TWIP钢。
并且抗拉强度为900MPa、1000MPa和1200MPa级TWIP钢也已经开发成功并用来满足汽车工业的要求。
通过优化合金成分,具有相同性能的热镀锌TWIP钢已经开发成功,不久后将实现商业供货。
通过将锰含量控制在13%~18%、碳含量控制在0.4%~0.7%,我们可以得到稳定的奥氏体。
通过添加1.5%~2.0% 的Al元素来调整钢的层错能。
Al元素对防止碳化物析出和降低氢致裂纹有益。
TWIP钢不仅具有良好的强塑性,并且在钢卷的横向和纵向上强度和延伸率的变化很小,这是由于在连退过程中没有发生相变。
TWIP980钢板首先应用在防撞梁上。
通过使用TWIP钢来替换原来的DP600,汽车厂家在提高碰撞性能的前提下,减重28%,降低成本22%。
未来将会有更多的TWIP钢应用在车身零件上。
热镀锌技术改善钢材性能为了得到优异的性能,先进高强钢大多含有较多的Si、Mn、B 元素,这些元素会在镀锌过程中降低钢板的润湿性。
为了解决上述问题,人们开发了使用预氧化、预镀和露点控制等方法来改善润湿性。
在露点为-40℃的退火条件下,在气氛为N2+10%H2时可以观察到非晶的Si-Mn氧化物,在气氛为100%N2条件下,观察到Mn的氧化物。
100%N2气氛退火条件下可以得到良好的润湿性,这是由于镀锌过程中氧化锰比Si-Mn氧化物更容易被还原。
在退火条件下我们可以得到不同的氧化物,如Mn2SiO4、SiO2 和MnO,在N2或空气条件下我们可以得到厚的Mn2SiO4和内氧化物,这些会表现出更好的润湿性。
预氧化控制。
成分为0.08C-1.6Mn-1.5Si的590MPa级TRIP钢在连退线上实现热镀锌,其中加热段是在具有氧化气氛的直接火焰加热炉进行,还原段是在辐射管加热炉进行。
可以在还原的铁层和Si-Mn氧化物层之间发现一层均匀的Al分隔层,尽管热镀锌TRIP590具有良好的表面质量,在表面没有发现漏镀点,但是在t=0的弯曲和胶带试验时,镀层有脱落的现象。
切面的XPS试验结果表明,脱落发生在Si-Mn氧化物和还原Fe之间。
预氧化并不能完全保证含Si热镀锌TRIP钢的镀层质量,这意味着我们需要精确的测量和控制氧化物的厚度。
根据反射光谱分析技术,浦项开发了在线测量系统。
这个系统安装在DFF段和RTF段出口位置,测量的精度通过在DFF段出口处取样和实验室制备的样品进行测量比较。
在线测量的精度与通过GDS测量的对比结果表明,在线测量系统具有很高的精度。
合金元素的作用。
最近,一些学者研究了P、B、Sn、Sb等微量元素对氧化物结构的影响。
这些元素通过析出在晶界和金属表面,限制了短程扩散,这样可以有效地控制表面的氧化物。
P在晶界上的偏聚可以限制Si在晶界上的扩散,P元素有利于形成Mn-P复合氧化物并且限制SiO2在表面的形成。
相比于钢中的其他元素,B氧化物非常容易形成。
因此在退火过程中,在距离表面50um~100um处B元素是贫化的,大多数处于钢板表面的B元素会形成氧化物消耗掉。
B2O3的熔点很低,大约在450℃左右,随着含量的增加,Mn-Si-B复合氧化物的熔点下降。
添加小于10ppm的B对AHSS钢的性能是有利的,但是当B 含量超过10ppm时,会降低镀锌板表面质量和产生漏镀。
在生产热镀锌DP590钢板时,含有7ppm的B含量的钢板具有良好的表面质量。
Sb元素容易在钢板的晶界和表面处析出,这一点对AHSS钢板的氧化控制是有利的。
添加Sb元素有利于使钢板表面的氧化物减少、细小和均匀。