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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、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。
高强度钢板是指牌号Q420钢,强度高,特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能。主要用于大型船舶,桥梁,电站设备,中、高压锅炉,高压容器,机车车辆,起重机械,矿山机械及其他大型焊接结构件。
牌号Q460钢,强度 ,在正火,正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能,全部用铝补充脱氧,质量等级为C、D、E级,可保证钢的良好韧性的备用钢种。用于各种大型工程结构及要求强度高,载荷大的轻型结构。
(1)热冲压钢板近年开发了材料的热冲后进行热处理的新技术。这种技术应用于可以热处理强化的钢板,例如含B钢板,将其加热到900℃左右进行冲压成形,大幅度降低了成形抗力,提高了材料的成形能力。冲成零件后,立即利用余热进行淬火处理。目前处理后的抗拉强度可以达到1500MPa左右。处理完的零件需进行喷丸处理,以去除氧化铁皮,改善表面质量。
近年来生产上普遍采用的是带有Al-Si预涂层的钢板,可以在热冲压前的加热过程中避免氧化,热冲压后表面形成Fe-A1-Si合金化层,零件无须喷丸清理,可直接涂装,并且零件的形状精度较好。典型牌号有Arcelor的Usibor1500P和预涂层的22MnB5等。
(2)TWIP钢TWIP钢的 特点是强塑积高,可以达到50000MPa%,为TRIP钢的2倍以上。TWIP钢可以象DDQ级冲压板一样,冲压出复杂形状的零件,但强度却要高出2~5倍;其抗拉强度与热处理钢相当,而塑性却较热处理钢高10倍以上。
TWIP钢的塑性变形的主要机制是位错滑移,这会导致非常剧烈的加工硬化,从而导致TWIP钢非常强的加工硬化能力和非常大的延伸率。这种性能即使在高应变速率下仍然保持着,因而在撞击等高应变过程中,可以保证汽车非常高的性。
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