汽车用先进高强度钢的开发及应用进展

汽车用先进高强度钢的开发及应用进展
汽车用先进高强度钢的开发及应用进展

第19卷第8期2007年8月

钢铁研究学报

Jour nal of Ir on and Steel Research

V ol.19,No.8A ug ust 2007

作者简介:江海涛(1976 ),男,博士后; E mail:nw pujh t@https://www.360docs.net/doc/b5308010.html,; 修订日期:2007 05 21

汽车用先进高强度钢的开发及应用进展

江海涛, 唐 荻, 米振莉

(北京科技大学高效轧制国家工程中心,北京100083)

摘 要:先进的高强度钢在汽车减重、节能、提高安全性、降低排放等方面展现出了广阔的前景,在新一代汽车伙伴计划、超轻钢车身 先进概念车等项目上得到了应用和推广。简述了先进高强度汽车用钢板的最新开发和应用进展情况。

关键词:汽车钢板;先进高强度钢;开发;应用

中图分类号:T G142 文献标识码:A 文章编号:1001 0963(2007)08 0001 06

Latest Progress in Development and Application of Advanced High Strength Steels for Automobiles

JIANG H ai tao, TANG Di, M I Zhen li

(National Engineer ing Research Center of A dv anced Rolling T echno log y,U niver sity o f Science and T echno lo gy Beijing,Beijing 100083,China)

Abstract:Advanced hig h strength steels (A HSS)ar e ver y attr act ive for the auto motiv e industr y w ith advantag es of lessen w eight,ener gy sav ing,safety and reduced emissio n.Cur rently ,a lar ge percentag e of advanced high streng th steels ar e used in PN GV (Partnership for a N ew G enerat ion of Vehicles)plan and U L SAB A VC (U ltra L ig ht Steel Auto Bo dy A dvanced V ehicle Concept s)plan,etc .T he latest pr og ress in dev elopment and applicatio n of advanced hig h st rength steels for aut omobiles is intro duced.

Key words:automobile steel sheet;adv anced high streng th steel;dev elo pment;application

新一代汽车的发展趋势是要求节能、降耗、环保和安全。因此,使用高强和超高强度钢作为汽车用钢是未来的目标,从而达到汽车的轻型化、安全性等目的。为了发展汽车用高强度钢板,促使汽车轻量化,近年来在世界范围内开始了大量的相关汽车轻量化项目的研究,研究项目的共同点是将汽车质量降低20%~40%[1]。

双相钢(DP)、复相钢(CP)、相变诱发塑性钢(TRIP)和马氏体钢(M ART )等的强度范围为500~1600MPa,均具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的成形性和低的平面各向异性等优点,在汽车上得到了广泛应用,被称为第一代高强度汽车用钢。目前,阿赛洛等钢铁厂家正在积极开展孪晶诱导塑性钢(TWIP)、具有诱导塑性的轻量化钢(L IP)的研

究。室温下,这些钢种的组织为稳定的残余奥氏体。当施加一定的外部载荷后,由于应变诱导出现了机械孪晶,会产生大的无颈缩延伸,因而显示出非常优异的力学性能、高的应变硬化率并具有极高的塑性

(60%~90%)和较高的强度(600~1000M Pa),被称为第二代高强度汽车用钢[2,3]。当前,美国钢铁协会等单位正在积极发展第三代先进高强度汽车用钢(图1)。第三代先进高强度汽车用钢兼有第一代和第二代高强度汽车用钢的微观组织特点,并充分利用晶粒细化、固溶强化、析出强化及位错强化等手段来提高其强度,通过应变诱导塑性、剪切带诱导塑性和孪晶诱导塑性等机制来提高塑性及成形性能。 随着国内汽车工业的发展,对于优质汽车用钢的要求越来越高,需求量也越来越大。上海宝钢集

团公司(简称宝钢)等企业紧跟汽车工业的发展趋势,研究和开发了一系列先进汽车用钢板,并取得了可喜的成绩。表1示出了近年来宝钢先进汽车板的研发与应用情况[4]。为了促进我国汽车用钢的进一步发展,有必要对国内外先进高强度汽车用钢开发及应用的最新进展进行分析研究。

1 双相钢

双相钢是由低碳钢或低碳微合金钢经两相区热处理或控轧控冷而得到,其显微组织主要为铁素体和马氏体。普通的高强钢是通过控制轧制细化晶粒,并通过微合金元素的碳氮化物的

析出来强化基

图1 汽车用常规钢种和先进高强度钢种的

强度与伸长率的关系

Fig 1 Strength ductility regime of conventional and advanced high strength steels

表1 近年来宝钢研发和应用的汽车板

Table1 Main varieties of autom obile sheet steels in Baosteel

品 种级 别

抗拉强度/M Pa

>2503403904404905405906907809801180127013701470冷轧基板与电镀锌板IF(DDQ~S EDDQ) -------------

H SS IF- ----------

BH- -----------

H SLA-- -------

DP--- - -----

TRIP------ ----

M ART--------- -- 热镀锌板与纯镀锌板IF(DDQ~S EDDQ) -------------

H SS IF- ----------

BH- -----------

H SLA-- -------

DP--- - -----

TRIP------ -----

热轧钢板H SLA--- -----

DP------ -----

F+B----- -----

CP-------- ----

M ART--------- --- 注: 商业化; 正在开发; 已开发。

体,而双相钢是在纯净的铁素体晶界或晶内弥散分布着较硬的马氏体相,因此其强度与韧性得到了很好的协调[5,6]。双相钢的强度主要由硬的马氏体相的比例来决定,其变化范围为5%~30%。拉伸力学性能特点是: 应力 应变曲线呈光滑的拱形,无屈服点延伸; 具有高的加工硬化速率,尤其是初始加工硬化速率; 低的屈服强度和高的抗拉强度,成形后构件具有高的压溃抗力、抗撞击吸收能和高的疲劳强度; 大的均匀的伸长率和总伸长率。

双相钢是兼有高强度和良好成形性的理想汽车用钢板,在PNGV(Partnership for a New Generation of Vehicles)项目中,DP钢用量为162 25kg,占车体总质量的74 3%[3]。DP600、DP780和DP1000钢种适合于生产汽车的结构件和安全部件,如纵梁、横梁和强化件。DP450和DP500钢种可用于外露件,且比标准钢种的抗凹陷能力高20%,具有15%的减重潜力。目前,阿赛洛能够提供DP580、DP750等级别的热轧双相钢板,DP450、DP500、DP600、DP780和DP980等级别的冷轧及镀锌钢板。新日铁冷轧双相钢板供货级别覆盖了490~1270MPa的7个级别,其中DP490、DP540、DP590、DP780、DP980和DP1180共6个级别可供电镀锌钢板,DP590、

2

钢 铁 研 究 学 报 第19卷

DP780、DP980这3个级别可供热镀锌钢板[7]

。蒂森也能够提供500M Pa 和600MPa 这2个级别的热浸镀锌、合金化镀锌和电镀锌钢板。JFE 公司成功开发了780M Pa 和980M Pa 级别的合金化热镀锌双相钢,M ittal 公司也成功生产了合金化热镀锌双相钢DP590、DP780、DP980和热浸镀锌双相钢DP600、DP780

[8]

2 相变诱发塑性钢

相变诱发塑性钢是指钢中存在多相组织的钢。这些相通常为铁素体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体。在形变过程中,稳定存在的残余奥氏体向马氏体转变时引起了相变强化和塑性增长,为此残余奥氏体必须有足够的稳定性,以实现渐进式转变,一方面强化基体,另一方面提高均匀的伸长率,达到强度和塑性同步增加的目标[9]。T RIP 钢的性能范围为:屈服强度340~860M Pa,抗拉强度610~1080MPa,伸长率22%~37%。

近年来,TRIP 钢的发展迅速。TRIP 钢主要用来制作汽车的挡板、底盘部件、车轮轮辋和车门冲击梁等。此外,T RIP 钢板可作为热镀锌和Zn Ni 电镀锌的基板,以生产高强度、高塑性、高拉深胀形性以及高耐腐蚀性的镀锌板。韩国浦项已成功开发出800M Pa 和1000M Pa 级的T RIP 钢,钢板的成形性能非常好,可以加工成复杂形状的汽车部件。目前,他们正着手开发1200M Pa 级的TRIP 钢。在日本,三菱汽车公司与新日铁、住友金属及神户制钢等合作开发出汽车底盘零件用TRIP 高强度钢板,在其新车型中已有80余种底盘零件用TRIP 钢板制造。阿塞洛T RIP 钢包括TRIP600、TRIP700、TRIP800和T RIP1000共4个冷轧品种和1个(TRIP800)热轧品种[7]

。该类钢用于汽车的座椅结构件、横梁、纵梁、中后强化件、挡板和防护强化件等。宝钢采用连续退火生产的T RIP600钢板已经商业化,该钢板具有高的伸长率和高的n 值。这些性能特点使其可以替代软钢冲压零件。目前,宝钢正在进行T RIP800等钢种的研究开发。

许多研究结果表明,高硅含量的TRIP 钢与低合金高强度钢相比具有更好的延展性和抗拉强度,其成分系列有:C M n Si N V,C M n Si Ti 和C M n Si Nb 等。但硅含量高将导致带钢表面产生红色氧化皮以及热镀锌性能变差等缺点。近年来,一些研

究者开始侧重于用其它元素(如铝、磷等)部分取代

硅,以降低钢中的硅含量,改善涂镀性能,并通过添

加铌、钒、钛及钼等元素来提高T RIP 钢的强度[10~12]。正在研发的成分体系有C M n Al Si P Nb,C M n Al Si Nb,C Mn Si Nb Mo 和C M n Al Si P Ti 等(图2)[13]。

图2 冷轧TRIP 钢板的力学性能

Fig 2 Mechanical properties of cold rolled TRIP steels

3 复相钢

复相钢的组织与T RIP 钢类似,其主要组织是

细小的铁素体和高比例的硬相(马氏体、贝氏体),含有铌、钛等元素[14]。通过马氏体和贝氏体以及析出强化的复合作用,CP 钢的强度可达800~1000MPa,具有较高的吸收能和扩孔性能,特别适合于汽车的车门防撞杆、保险杠和B 立柱等安全零件。 依靠合金成分设计、微合金化、控轧控冷技术和连续退火技术,热轧和冷轧高强度带钢可以得到不同的组织,如铁素体+贝氏体双相组织、铁素体+马氏体双相组织、铁素体+贝氏体+残余奥氏体复相组织和马氏体组织,钢的强度可从500MPa 提高到1000MPa 以上,甚至可以达到1200M Pa 。如蒂森公司开发的热轧高强度带钢CP800和CP1000的抗拉强度分别为800M Pa 和1000M Pa 级,厚度最薄可以达到1 8m m 。复相钢基本上是在Mn Cr Si 合金成分体系的基础上,依靠钛、铌、钒元素微合金化产生的晶粒细化效应和析出强化效应,结合适当的卷取工艺而生产的。蒂森公司生产的CP W1000钢连铸坯的典型化学成分(质量分数,%)为:C 0 14,Si 0 60,M n 1 75,T i 0 15,Cr 0 35,M o 0 10。实践表明,由于钢中的微合金元素含量较高,在非再结晶区控轧时的变形抗力增加,导致轧机负荷变大。在控轧控冷过程中,钛元素对加热温度和卷取温度很敏感。板坯加热温度和轧后卷取温度的波动容易导致卷板性能,如屈服强度和抗拉强度出现非常明显的波动

[15]

。浦项的热轧CP980钢和冷轧CP1180和

3 第8期 江海涛等:汽车用先进高强度钢的开发及应用进展

CP1470钢已经商业化[7]

。宝钢利用钒钛微合金化技术,在2050mm 热连轧机组上成功开发出抗拉强度为1150MPa 级的热轧复相钢B1150GJ,带钢厚度为2 5~7 0mm 。3 0mm 厚卷板轧态下的典型力学性能为:屈服强度825MPa,抗拉强度1165MPa,伸长率14%[16]。

对于冷轧高强度结构钢,可以在连续退火过程中通过复相热处理工艺获得不同组织体积比率的铁素体+贝氏体+马氏体复相组织。这种冷轧复相钢具有良好的综合力学性能,与常规淬火马氏体钢相比,在强度相同的条件下,有较高的韧性及塑性,因此在汽车工业具有广阔的应用市场。

4 马氏体钢

马氏体钢的生产是通过高温奥氏体组织快速淬

火转变为板条马氏体组织,可通过热轧、冷轧、连续退火或成形后退火来实现,其最高强度可达1600MPa,是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。因此,当生产板状产品时,由于受成形性的限制,只能用滚压成形生产或冲压形状简单的零件,主要用于成形要求不高的车门防撞杆等零件以代替管状零件,降低制造成本[17]

热冲压成形钢(M nB 钢)是新日本钢铁株式会社和阿塞勒共同开发的一种超高强度马氏体钢。典型MnB 钢种22M nB5是利用钛和硼微合金化的方法,通过热成形后急冷获得高的成形度和极高的强度(图3)[18]。具体的热成形方法[19~21]为:钢板 加热(880~950 ) 冲压(在冲压机模具内实现淬火处理) 抛丸处理(去除氧化铁皮) 成品(1500MPa)。整个热冲压成形过程需要15~25s 。为解决钢板热加工易生成氧化铁皮的问题,一般需要在超高强度钢板表面进行镀铝处理。超高强度MnB

钢板主要用

图3 热成形过程中22MnB5钢的性能变化示意图Fig 3 Changes in properties during hot forming of 22MnB5

来制作防撞零件,如车门防撞杆、保险杠加强梁、A 柱、B 柱和门框加强梁等。目前,超高强度M nB 钢板在欧美和日本主要汽车制造企业已经开始使用,如新型Go lf V 车有5个零部件用M nB 钢制成,最新的第六代Passat 车型有9个这样的部件。宝钢正着手M nB 钢的开发和热成形技术的研究。

5 孪晶诱导塑性钢

孪晶诱导塑性钢在室温下其组织为奥氏体,在变形过程中将发生机械孪晶并诱导塑性(即TW IP 效应),从而保证了其优良的塑性。T WIP 钢的锰含量极高,其基本成分(质量分数,%)为M n 25,Al 3,Si 3。据报道,该钢在室温下具有92%的总变形率和650M Pa 的抗拉强度,吸收能高于传统高强度深冲钢的2倍,冲击韧性值在实验温度很宽的区间-196~400 ,甚至更大区间内都有很高的值[3]。 采用Fe Mn C 合金系统,通过调整成分和工艺参数,可获得抗拉强度为600~1400MPa 的高延性TWIP 钢[22]

。北京科技大学对T WIP 钢的成分设计和生产工艺进行了大量研究,结果表明:Fe 15M n 3Si 3Al 和Fe 20Mn 3Si 3Al 钢室温下具有30%~64%的总伸长率和830~1075MPa 的抗拉强度。Fe 25Mn 3Si 3Al 和Fe 30Mn 3Si 3Al 钢具有70%~82%的总伸长率和637~650M Pa 的抗拉强度[23]。当锰的质量分数低于25%时,该钢的组织是由铁素

体、残余奥氏体、 bcc 马氏体、 hcp 马氏体组成,变形过程中,残余奥氏体和 hcp 马氏体发生了形变诱导相

变,从而促使应力及塑性增加,使该钢具有高的强度和塑性。当锰的质量分数超过25%时,该钢冷轧退火后的室温组织为奥氏体,并伴有少量的片状退火孪晶,拉伸后晶粒内部产生了大量的机械孪晶,通过孪晶界阻碍位错的移动和滑移变形从而诱导塑性,使基体具有很高的延伸性[24]

。不过,对于钢中退火孪晶与机械孪晶的取向关系还有待于进一步深入研究。 阿塞洛和蒂森共同合作开发出了具有TWIP 效应的X IP TM

高锰系列钢种。对X IP1000、DC06和TRIP800钢的成形性能进行测试,测试结果见图4。与DC06和T RIP800钢相比,X IP1000钢具有更好的成形性能。此外,X IP1000钢因其加工硬化率高,故而具有很强的能量吸收能力,所以该钢种是非常有前途的汽车用结构材料[25]。目前,法国、中国等国家正在进行该钢种的生产技术开发,预计在3~5年内将用于汽车零部件。但是,TWIP 钢的冶炼、连铸

4 钢 铁 研 究 学 报 第19卷

图4 X IP1000、DC 06和TRIP800钢

(板厚1 2mm )的FLC 图

Fig 4 FLC of X IP1000and DC06and TRIP800steels

(thickness=1 20mm )

工艺,钢材的延迟断裂、切口敏感性以及可涂镀性能都是防碍此钢得到广泛应用的生产技术难题。

目前,钢厂和研究机构正在研究新一代TW IP 钢 FeMnAl 钢,也称为TRIPLEX 钢[18]。FeMnAl 钢不显现T RIP 和T WIP 效应,加工变形时,位错滑移形成剪切带,产生高塑性,即剪切带诱导塑性(SIP 效应)。到目前为止,还未对该钢种的焊接性能进行过检测,但其在汽车上的应用已经得到了广泛的认可。

6 淬火配分钢

近几年,J.G.Speer 等[26~28]提出了一种新工艺 淬火配分(Quenching and Partitioning Q&P)。此工艺可用来生产富碳残余奥氏体钢种,即Q&P 钢。此工艺机理是基于碳在马氏体/奥氏体混合组织中扩散规律的一种新的认识与理解。Q&P 钢属于第三代AH SS(Advanced H igh Strength Steels),可以达到的力学性能范围为:抗拉强度800~1500MPa,伸长率15%~40%。

Q&P 热处理工艺过程见图5[27]。首先,基体在奥氏体区或临界区温度(TA )保温一段时间后快速冷却到M s 和M f 之间的淬火温度(T Q )并短时等温,产生适量的马氏体,随后升温到配分温度(T P )并处理一段时间,确保残余奥氏体富碳过程的完成。尽管在Q&P 工艺与传统Q&T (Quenching and T em pering )工艺下,马氏体形成热力学机制相同,但两者微观组织的演变机理及最终构成完全不同。在Q&T 工艺中,回火马氏体形成时,渗碳体的形成消

耗了部分碳,而且残余奥氏体分解。而Q&P 工艺却

图5 制备富碳残余奥氏体钢的Q&P 工艺原理示意图Fig 5 Schematic illustration of quenching and partitioning

process for obtaining carbo n riched retained austenite

有意地抑制了Fe C 化物的析出,并使残余奥氏体稳定而不被分解。因此,有效地抑制碳化物的析出是该工艺的关键。

目前,国内外对Q&P 工艺的研究还处于起步阶段,主要研究集中于中碳高硅合金棒材,或在TRIP 钢的基础上使用Q&P 工艺进行改进研究,不够系统深入,而相关的理论研究仅处于初步探索阶段。不过,Q&P 钢具有优异的强度和塑性综合性能,作为汽车结构用钢,可大大减轻车体质量,增强车体抵抗撞击的能力,提高汽车运行的安全性,具有很好的发展前景。

7 结语

汽车用先进高强度钢在新一代汽车伙伴计划、超轻钢车身 先进概念车等项目上得到了应用和推广,在减重、节能、提高安全性、降低排放等方面展现了广阔前景,与铝合金及镁合金相比亦具有很强的竞争能力。国外钢铁企业十分注重先进高强度汽车钢板的开发研究,近年来,DP 钢、T RIP 钢、CP 钢和MART 钢等在汽车部件上的用量明显增加,第二代、第三代先进高强度TWIP 、Q&P 等钢种的开发与商业化生产正在积极探索中。国内钢铁企业应及时掌握国内外先进高强度汽车钢板的发展动向,适时进行产品开发及应用技术的研究工作,使我国汽车用钢达到世界先进水平。

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6

钢 铁 研 究 学 报 第19卷

700高强度钢板

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。为了顺应当前时代汽车轻量化的发展趋势,高强度钢板的研发以及应用开始更加受到行业的瞩目。 与其它汽车轻量化的候选材料镁、铝合金和复合材料相比,高强度钢板具有以下优点:原材料价格低,经济性好; 性能优越,能保证零件的刚性; 可以直接利用现有的(冲压)成形、焊接、涂装和总装生产线,大大节约了设备投资成本。 成形性能好; 高烘烤硬化性能; 能量吸收率较高;

高的疲劳强度和长的疲劳寿命; 高的防撞和抗凹性能。 由于先进高强度钢在强度、抗腐蚀具有一定的相对优越性能,随着先进高强度钢应用技术的进一步成熟,其必将有利于进一步提高汽车的安全性、环保性及节能性。因此,先进高强度钢将会在部分汽车零部件上应用有着比铝、镁合金更大的优势等。 700高强度钢板是南京和菱贸易有限公司对外主营销售的钢材产品,产品质量在行业内部拥有着良好的信誉口碑。如果您有实际的采购需要,欢迎致电联系我们。 南京和菱贸易有限公司,位于六朝古都南京的鼓楼区中储生产资料市场,为钢材市场诚信单位,公司地理位置优越,交通便利。我公司资源丰富,价格合理,服务周到,可按照客户要求,加工开平,可待定期货。材料位于钢厂内,钢厂外仓库为洪申库,方瑞库,中储库,西马船厂库等各大仓库。 公司主要经销:宝钢、涟钢、武钢、马钢、南钢、太钢等大钢厂产品。产品主要包括:耐磨钢(热处理钢板)、高强度工程机械用钢(单张回火调制钢板)等;汽车大梁钢;搅拌车筒体及叶片用钢;耐候钢,耐酸钢;中高碳钢;双相钢;管线钢等。 公司秉承“诚信服务于广大客户”的经营宗旨,坚持以服务开拓市场,以客户为导向。在华东地区建立了广泛的客户群,已与多家国企及上市公司建立长期合作关系,并受到了客户的一致好评,在客户和流通行业中树立了良好的企业形象。

高强度钢板介绍

高强度钢板介绍 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,强度最高,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。 1.1 国内 国内对汽车用高强度钢板倾向于分为两类: 普通高强度钢板抗拉强度或屈服强度相对较低,或采用传统工艺或传统工艺少许改进即能生产出来高强度钢板。如烘烤硬化钢板、含磷钢板、高强度IF 钢板以及HSLA钢板等。 先进高强度钢板需要采用先进设备及工艺方法才能生产出来的钢板,如双相钢板(DP钢板)、复相钢板(CP钢板)、相变诱发塑性钢板(TRIP钢板)和马氏体钢板(M钢板或Mart钢板)等。 1.2 日本 将抗拉强度不低于340MPa的冷轧钢板和抗拉强度不低于490MPa的热轧钢板通称为高强度钢板(HSS)。 1.3 德国(BMW) 高强度钢板(HSS)屈服强度高于180MPa(包括180MPa),低于300MPa 的钢板。 先进高强度钢板(AHSS)屈服强度高于300MPa(包括300MPa),低于600MPa 的钢板。 超高强度钢板(UHSS)屈服强度高于600MPa(包括600MPa)的钢板。1.4 ULSAB组织 ULSAB组织将高强度钢板分为两类:屈服强度为210~550MPa的钢板定义为高强度钢板(HSS);屈服强度大于550MPa的钢板定义为超高强度钢板(UHSS)。 1.5 国际钢铁协会(IISI) 把高强度钢板从定性概念上定义为高强度钢板(HSS)和先进高强度钢板(AHSS)。 2 高强度钢板的品种介绍 2.1 普通高强度钢板 (1)高强度IF钢板是在IF钢的基础上,添加不同类型的强化元素(如固溶强化元素P、Mn、Si)和适当的轧制工艺控制,使钢材在保证良好塑性和冲压性能的同时,拥有较高的强度,满足复杂形状轿车冲压件性能要求。 (2)烘烤硬化钢板(BH钢)包括IP钢烘烤硬化钢板和低碳烘烤硬化钢板两种。特点是钢板冲压成形前具有较低的屈服强度,通过冲压成形后的涂漆烘烤工艺使钢板的屈服强度增加。 (3)含磷钢板利用磷在钢中的固溶强化作用进行强化。含磷钢板可以用来冲制一些形状比较复杂的汽车冲压件。 (4)超低碳含磷钢板特点是具有良好的深冲性、塑性和韧性,P、Mn、Si 等元素的固溶强化作用保证了其强度。

高强钢筋应用标准技术

一、高强钢筋应用技术 (一)前言 HRB400级钢筋已作为高效钢筋被列为重点推广应用的建筑业10项新技术之一,推广应用HRB400等高强钢筋对有效利用自然资源,降低消耗,对提高钢筋混凝土结构安全储备等具有十分重要的意义。多年来,为推广应用HRB400等高强钢筋有关部门采取了修订规范,开展试点工程等多种措施。本文通过实际调研,找到制约HRB400级钢筋推广应用的原因,通过理论分析,找到问题的根本;通过工程实例,切实地论证合理地应用HRB400级钢筋所带来的经济效益。 (二)工程概况 本工程为高级办公楼,其中车库要求空间大跨度大,主楼的办公室、会议室和裙楼的餐厅较多对跨度也有要求,根据这个特点,本工程在整体设计时,轴线布置跨度均较大,大部分跨度为8.4米。HRB400级钢筋在这个工程里得到了很好的应用,所有框架梁主筋均采用HRB400级钢筋。 图 1 HRB400 钢筋用量 地下室和裙楼部位结构大量的使用了HRB400级钢筋,达到设计要求并满足房间的使用功能。

图2 HRB400级钢筋现场码放 (三)HRB400级钢筋的特点 HRB400级钢筋是在对HRB335级钢筋化学成分作了微调,调整了钢材C、Si、Mn元素的含量。利用钒、铌、钛在钢中的沉淀强化作用,细化钢的晶粒、改善金相组织、提高钢材的强度。HRB400级钢筋产品的直径为6mm~50 mm,标准推荐直径为6mm、8mm、 10mm、 12mm、 16mm、 20mm、 25mm、 32mm、40mm、 50 mm,虽未推荐仍保留的公称直径有14mm、18mm、22mm、28mm、36 mm几种。但目前设计和施工中一般均在钢筋直径较大时(如大于等于16mm或18mm)采用HRB400级钢筋,较小时采用HRB335级钢筋(一般直径在12mm到18mm之间)或HPB235级钢筋(一般为12mm以下,并在各种结构箍筋和板筋及剪力墙结构主筋中大量使用)。 1、强度高、安全储备大 利用提高钢筋设计强度而不是增加用钢量来提高建筑结构的安全可靠度水

中国汽车行业现状及未来发展趋势研究

中国汽车产业现状及未来发展趋势分析 摘要: 2009年,中国的汽车产销量均超过美国,一跃成为世界第一。这和美国 因次贷危机引发的金融危机导致美国的大型汽车企业通用(美国第一大汽车企业)和克莱斯勒(美国第三大汽车企业)的破产以及民众收入减少、消费水平降低有关。而中国市场由于宏观经济政策和宏观货币政策的协调,以及潜在内需的激发,虽然汽车出口量方面呈现了下滑,但是整体的产销量,都有较大的提高。中国市场由于其廉价的土地、劳动力以及强大的市场需求,成为世界各大知名汽车制造商争相登陆的“诺曼底”战场,在华的投资逐步扩大。而与此同时,国内的汽车制造企业也得到了快速的发展。通过海外并购、对外投资、自主创新,很多新兴的汽车制造商都实现了跨越式的发展,如奇瑞、比亚迪、吉利、长城等等。 从动力技术方面来看,日本的混合动力技术、欧洲的先进柴油机技术、美国的燃料电池技术;都得到世界公认。中国虽实现了小规模的海外并购(2009.6四川腾中重工收购悍马HAMMER ;2009.12,吉利收购沃尔沃VOLVO;2009.12,北汽控股收购萨博SAAB部分整车平台和技术),以较小的代价取得了比较核心的技术,但是从整体来看,国外把持的一线技术对我们仍是封锁的,我们得到只是别人的一小部分、次先进的技术,而现阶段我们的自主创新水平还不足以支撑我们企业与国外企业抗衡。以石油危机和全球气候变化为信号,全球的汽车产业即将进入下一轮竞争,动力电动化将是未来新能源汽车产业的重要技术制高点。而在这方面,我们和国外至少可以做到同时起步,应该加大投入开发,争取主动权。除了国家宏观政策方面的指引,企业本身要兼具这种长远的眼光,把新能源汽车的开发提升到未来竞争的战略高度,争取在下一轮竞争完全到来之前,赶超国外一线企业。 关键词;一,现状分析 <1>优势 <2>存在的问题 二,发展趋势 三,发展建议 过去十年我们见证的是中国汽车消费的巨大变化,整个十年的消费需求特征我们用一个价值观来概括就是进取。中国在过去十年取得了非常大的成就,整个社会属于动态向上不断改变的。反应在汽车消费上已不仅仅是一个精英消费,而慢慢变成生活的一部分。 在中国汽车产业达到千万辆的时候,我们不要为取得的成绩所骄傲,要看到存在的大量结构性问题。只有在有危机感的情况下,才会有扎扎实实的心态。中国汽车工业需要有危机意识,只有这样才会有更长久的发展。 而中国发展新能源汽车有以下的优势:

中国汽车发展趋势

中国汽车行业排名世界第一赶超美国 ? 中国汽车行业突飞猛进,或将赶超美国成为世界第一大汽车强国。 中国汽车工业协会昨日发布2009年国产汽车产销统计结果:去年国产汽车产销突破1350万辆,同比增长创历年最高,乘用车产销首次超过1000万辆,商用车总体呈良好表现。2009年汽车工业的迅猛发展,使我国成为世界第一汽车生产和消费国。2009年美国新车销量为1043万辆,比2008年销量减少了280万辆。这也是中国首次正式超越美国,成为全球第一大新车市场。 轿车对车市贡献度56% 统计显示,2009年,国产汽车产销1379.1万辆和1364.48万辆,同比增长48.30%和46.15%。乘用车产销1038.38万辆和1033.13万辆,同比增长54.11%和52.93%,乘用车销售首次超越千万辆门槛;商用车产销340.72万辆和331.35万辆,同比增长33.02%和28.39%,结束了去年以来出口下滑导致销售低迷的状况,从工程用车恢复增长之后,商用车全行业也得到了好转。 2009年轿车对车市的贡献度达到56%,上海大众、一汽大众、上海通用、北京现代、东风日产、比亚迪、奇瑞、广汽本田、一汽丰田和吉利销量位居前十。从2009年3月至2009年12月,我国汽车产销连续十个月达到百万辆水平,主要是受《汽车产业调整振兴规划》出台的影响,在减免购置税、汽车下乡、淘汰黄标车等政策出台后,汽车市场开始复苏。 乘用车成车市增长主力 美国汽车调查中心最新的统计数据显示,尽管近期美国车市有所复苏,但从全年来看,受金融危机影响,这个长期的世界第一汽车消费大国继2008年汽车销量大幅萎缩之后,2009年继续下滑至1043万辆,比2008年减少近280万辆,同比下降21%。 按车企来看,2009年上汽集团继续一马当先,全年销量272万多辆,一汽集团194.4万辆,东风汽车189.8万辆,重组后的长安汽车186.3万辆。四大集团总销量占全国的60%以上。在轿车企业中,上海大众以72.8万辆的销量夺得年度总冠军,上海通用以不足1000辆的差距紧随其后,一汽大众以66.9万辆的销量位居季军。 乘用车已成为车市增长的主力。中国乘联会的统计数据显示,2009年最后一个月,国内乘用车销量高达111万辆,同比增长84.8%。由于小排量乘用车今年购置税的优惠幅度有所减小,不少车企对今年的市场不放心,在去年底车市需求旺盛的情况下突击生产销售,不少生产线在去年12月份基本24小时运转。 今年产销或超1640万辆 对于本月初车市稍显平淡的现象,业内人士称不用担心,因为春节前夕历来是乘用车销售的火爆期,预计车市会先冷后热。如果今年没有不利政策出台,国际油价仍维持在85美元以下,国内汽车产销或将超过1640万辆,继续保持世界第一。 但中国汽车技术研究中心首席专家黄永和表示,国内汽车平均单价相对较低,税后为13万元人民币,而美国接近3万美元。从汽车销售总收入来比较,中国与美国还有一定差距。 中汽协常务副会长兼秘书长董扬表示,近年来,我国宏观经济持续快速增长,居民生活水平稳步提高,由于人口众多,人均汽车保有量仍然很低,巨大的购买潜力陆续变成拉动我国汽车工业快速增长的动力,汽车工业成为国民经济的重要支柱产业。预计我国汽车工业在今后十年里仍将呈现一个快速增长的发展态势。我国目前只能说是全球产销量第一,还没有成为全球汽车强国,我国汽车工业技术开发水平与世界汽车强国还有一些差距。 据国家发改委价格监测中心对全国36个大中城市的监测,去年12月份全国汽车市场价格总体保持稳定,国产汽车与进口汽车价格均呈稳中略涨态势。

先进高强度钢应用手册

先进高强度钢应用手册 国际汽车钢板研究组织 2006.9 湖南大学汽车车身设计与制造国家重点试验室译(第1版) 2009.1

前言 近几年来,为了减轻汽车重量和提高汽车安全性,汽车钢板的开发技术、应用技术方面有了许多新的发展。由国际钢铁公司资助的项目ULSAB (汽车车身轻量化技术)和USLAB-A VC(先进概念车)等,主要在车身上大量采用先进高强度钢,研究汽车的轻量化设计的一些理念。先进高强度钢的应用,需要新的成形技术和连接技术。 这本指南是汽车钢铁研究组织的多位专家的合作成果。其中,特别感谢以下专家: Dr Heiko Beenken Mr Willie Bernert Mr Klaus Blümel Dr Bj?rn Carlsson Dr Jayanth Chintamani Mr Bart DePompolo Mr Daniel Eriksson Mr Peter Heidbüche … 特别感谢Stuart Keeler博士,他是一位金属成形领域的著名专家。他负责本书的编辑工作。国际汽车用钢组织包括全球的下面钢铁公司: 宝山钢铁公司 …… Edward G. Opbroek 国际汽车用钢组织主席

翻译感言 偶然在网上搜索到这本《ADV ANCED HIGH STRENGTH STEEL APPLICA TION GUIDLINES》,当时非常高兴,这本书中包括了一些工厂中常遇到的一些问题,比如,先进高强度钢与传统钢的区别,DP钢与TRIP钢的区别,各种回弹机理。当时只看了一些感兴趣的章节。后面继续看这本手册,发现中间还包括很大的信息量,激起了翻译该本手册的兴趣。翻译过程中,感觉收获比较多,比如局部延伸率,这在国内文献中很少看到。 本手册第一章介绍了先进高强度钢的微观结构、宏观力学性能等;第二章中介绍了先进高强度钢零件的设计、冲压和应用中的一些问题;第三章介绍了先进高强度钢的连接方法;第一章的知识用于解释第二章、第三章中的某些现象。第四章是书中的一些专有名词及其解释,为了方便读者看英文版本,该章有中文和英文。第五章是参考文献。 阅读本手册,可快速全面掌握先进高强度钢涉及到的问题,对这些问题有个初步的了解。如果对其中某个问题很感兴趣,可以在第五章查找相关的文献,或在实践中研究相关问题。相信该手册对先进高强度钢生产企业、汽车生产企业、模具企业、高校或研究所都有一定参考价值。 由于译者外语水平和知识有限,本文翻译中难免有一些错误之处,请大家批评指正。同时建议读该文献原文,第四章中的词汇为中英文,对阅读原文可能有所帮助。 刘迪辉申光举译 2009年1月30日

汽车用高强钢发展综述分析解析

安 徽 工 业 大 学 研究生考试试卷 考试科目:_________________________ 阅 卷 人:_________________________ 专 业:_________________________ 学 号:_________________________ 姓 名:_________________________ 注 意 事 项 1、 考前研究生将上述项目填写清楚 2、 字迹要清楚,保持卷面清洁 3、 教师将成绩单送研究生学院归档 年 月 日 现代工程材料 研材料12 20120049 季承玺 方俊飞

汽车用高强钢发展综述 摘要:综述了目前国内外高强钢材汽车钢板的使用现状及全球趋势,探究了国内外在高强钢材的科技水平,并且在此基础上提出了高强钢材的应用前景,为汽车钢板行业实现可持续发展提供了思路。 关键词:汽车;高强钢;轻量化;种类;发展 1. 高强钢材的优势 与普通强度钢材相比,高强度钢材(以下简称高强钢)具有更高的屈服强度和抗拉强度,因此,采用高强钢构件替代普通强度钢构件可以减小截面尺寸,节约钢材用量,降低制造、运输、安装费用等。高强钢的应用不仅能体现更高的结构效率,还可以带来可观的经济效益和社会效益。 高强度钢材的优点有很多,研究结果表明,在同样的轴心受压条件下,采用高强度钢材的钢柱,在整体稳定方面,极限应力δu与屈服强度f y的比值δu/f y(即整体稳定系数φ),要比普通强度钢材钢柱高很多[1]。相对于普通钢材,钢结构采用高强度钢材具有以下优势:能够减小构件尺寸和结构重量,相应地减少焊接工作量和焊接材料用量,减少各种涂层(防锈、防火等)的用量,使得运输安装更加容易,降低钢结构的加工制作、运输和安装成本。高强度钢材能够降低钢材用量,从而大大减少铁矿石资源的消耗;焊接材料和各种涂层(防锈、防火等)用量的减少,也能够大大减少不可再生资源的消耗,同时能够减少因资源开采对环境的破坏。2. 低合金高强度钢生产工艺技术的发展 自60年代以来,在低合金高强度钢发展的第三阶段中,生产工艺技术有了长足的进步,这是由三方面因素促成的。 (1)对低合金高强度钢性能的要求有了新的认识和提高。对焊接钢材要求不仅有高的抗裂纹生成能力,还要求有良好的抗裂纹扩展能力,即良好的缺口韧性。强度越高,要求韧性越好。 (2)组织一性能关系的基础研究有了重大的突破。Hall和Petch的基础研究首次向人们展示,晶粒细化可以同时提高屈服强度和冲击韧性。Morrison和Wodhead 等的研究表明,在适当条件下,低合金高强度钢中可以形成一定体积分数的尺寸为纳米级的碳氮化物粒子,具有非常强烈的沉淀硬化效果,而加入的钒、妮、钦等元素,以前仅作为细化晶粒元素使用,实际上它们还有析出强化作用。Garland 和Plateau等关于第二相质点对塑性断裂过程影响的理论分析表明,材料的总体塑性与质点的形状有关,第二相质点的长宽比增加,提高沿夹杂物长度方向的拉伸塑性,由此产生塑性的各向异性。这种各向异性影响扁平产品的纵向弯曲性能以

当今中国汽车行业发展趋势

当今中国汽车行业发展趋势 如今,我国汽车行业目前继续保持良好增长势头。但仍有许多不足,据权威媒体的分析人士表示,政府在扶持汽车业发展时,最应该做的是停止以牺牲民营汽车企业为代价的,对国有汽车企业的大力扶持。在中国政府2006年制定的相关法规中,规定电信业完全国有,汽车等其他重要行业的国有化比重要非常高。中国政府同意各国有汽车企业与国外厂商展开合作,以创办合资公司、生产国外厂商的车型的方式来提高各自的效益。 在过去的三十年中,几乎每一个国有汽车企业都实现了与国外厂商的合作并取得巨大的经济效益。又例如,在2006年重庆长安汽车公司实现了与法国PSA 集团的合作。在2010年奇瑞汽车公司实现了与捷豹和路虎的合作。 对于成为世界销量第一的中国汽车工业来说合资企业功不可没。合资企业提出合资自主品牌汽车的发展思路无疑是与时俱进适应中国汽车市场实情的举措当前发展合资自主品牌汽车存在着多方面的有利因素。 第一政策优势汽车产业政策对我国汽车工业的发展有着重要的影响。纵观我国近些年来的汽车产业政策可以看出我国在对小排量的汽车的优惠和鼓励政策尤为明显而合资企业汽车很难享受到政府的政策支持。目前已上市的几款合资自主品牌汽车主要是低排量的小型低端汽车。因此合资企业发展合资自主品牌汽车政策优势明显。 第二技术研发优势与我国本土自主品牌汽车相比合资自主品牌的在技术研发方面可以更好的借鉴和学习国外先进的技术更容易进行新的技术研发。 第三产品定位优势随着我国经济水平日益提高我国一线城市汽车逐渐呈现饱和状态未来我国二、三线城市汽车市场存在着较大消费空间合资企业发展合资自主品牌汽车扩大低端车市的市场份额无疑为在我国二、三线城市汽车市场上分一杯羹积蓄力量打好基础。由2010年我国各地区千人汽车拥有量图可以看出北京天津浙江等城市千人保有量在100~230辆/千人之间其他城市千人汽车保有量在30~100辆/千人之间不等中国汽车市场前景广阔。同时从消费结构来看我国二、三线城市汽车需求空间还较为宽阔合资自主品牌汽车定位低端市场符合我国国情具有很大的发展空间。 第四品牌定价优势2011年合资自主品牌汽车未上市之前合资企业的汽车主要是合资企业生产技术和品牌均是使用国外品牌在中国汽车市场上合资企业品牌技术优势明显。 合资企业生产合资自主品牌汽车占有了品牌优势又因属于自主品牌可以实现不影响外资品牌价值的情况下自由定价。从而在抢占低端城市汽车市场份额时合资自主品牌汽车占据价格优 中国政府希望通过这样的合作,在增加各国有企业经济效益的同时能学习到国外厂商的先进技术。通过与国外厂商合作势必会增加各国有企业的经济效益,但是在技术交流层面所得到的“效益”却是很少的。这是因为国外厂商在技术方面或多或少是对中国厂商有戒备心理。而且中国国内国有汽车企业大都追求经济效益的增长,忽略了向国外厂商学习先进技术。此外,中国政府的相关部门希望国有汽车企业不断增加其规模,但大部分厂商现阶段的能力不足以实现大规模的扩张。 争夺低成本领先地位:国外与国内企业不断在汽车领域内注入资金,这将导致一个产能过剩的阶段。目前零部件是汽车成本的主要来源:尽管中国劳动力成本极低,但中国的制造业成本有时甚至比世界一流水平高约20%,因此中国零件

高强度钢材应用技术

高强度钢材应用技术 刘振泉刘海豹 (中交第一公路工程局有限公司) 1 前言 目前许多施工企业都在拓展海外市场,以谋求更广阔的发展空间。非洲基础设施落后,房建领域尤其是高强度钢结构应用凤毛麟角,我们结合本项目钢结构设计特点,现将恩德培国际机场改扩建项目货运楼中应用的高强度钢材技术进行一下说明。 2 技术特点 (1)所有高强度钢材需符合欧标或英标。 (2)钢结构高强度钢材形式多样,连接复杂。 3 适用范围 本方法适用于恩德培国际机场改扩建项目货运楼主体钢结构。 4 工艺原理 所用高强度钢材符合欧标及英标的标准。 4.1严格控制高强钢材的焊接程序 高强钢材焊接应符合相应欧洲或英国标准,焊工应有符合上岗的认证,对相应焊接的关键部位要严格把控。 4.2严格控制施工过程 施工过程要遵守施工规范,严格控制高强钢材的吊装,吊装的顺序应安全有序。 5 施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 施工放线→基础混凝土内预埋螺栓→(钢结构加工制作)门式刚架吊装→吊车梁安装→钢梁安装→屋架、屋面板及屋檐板安装→墙面板安装→钢结构涂装。 5.2 操作要点 5.2.1.钢结构的焊缝要探伤,看加工的是否合格; 5.2.2.结构安装的误差; 5.2.3.钢结构螺栓位置及尺寸偏差; 5.2. 4.维护结构的安装节点的合理性; 5.2.5.钢结构的除锈的等级; 5.2. 6.防锈漆和防火涂料的厚度。 6 材料与设备

6.2 设备 根据材料特性和施工工艺要求,一般采用以下机械设备: 7 质量控制 1)钢结构安装时,必须控制屋面、楼面、平台等的施工荷载,严禁超过设计图纸和相应规范要求。 2)钢结构安装过程中,结构形成空间刚度单元后,应及时对柱底和基础顶面的空隙进行二次浇灌,地 脚螺栓安装好后的外露长度允许偏差0—+30mm。 3)焊接H型钢的翼缘板拼接缝和腹板拼接缝的间距不小于200mm,翼缘板拼接长度不小于2倍板宽; 腹板拼接宽度不小于300mm,长度不小于600mm。 4)吊车梁和桁架不应下挠。 5)摩擦型高强度螺栓连接接触面应平整,有75%的面顶紧,边缘最大间隙0.8mm。 8 安全措施 1) 吊装现场道路必须平整坚实,回填土、松软土层要进行处理。如土质松软,应单独铺设道路。起重

先进高强钢应用优势及未来研究方向

先进高强钢应用优势及未来研究方向 当前,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。轻量化这一概念最先起源于赛车运动,车身减重后可以带来更好的操控性,发动机输出的动力能够产生更高的加速度。由于车辆轻,起步时加速性能更好,刹车时的制动距离更短。汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。 1轻量化意义 汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量,在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下,降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性,提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。有研究结果表明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升;若滚动阻力减少10%,燃油效率可提高3%;若车桥、变速器等装置的传动效率提高10%,燃油效率可提高7%。汽车车身约占汽车总质量的30%,空载情况下,约70%的油耗用在车身质量上。因此,车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。 2AHSS优势 高强钢、铝合金、镁合金和塑料是当前汽车轻量化的4种主要材料。高强度钢主要用于汽车外壳和结构件。铝合金最适用于产生高应力的毂结构件,如罩类、箱类、歧管等。镁合金具有良好的压铸成型性能,适应制造汽车各类压铸件。塑料及其复合材料通过改变材料的机械强度及加工成型性能,以适应车上不同部件的用途要求。钢铁材料在与有色合金和高分子材料的竞争中继续发挥其价格便宜、工艺成熟的优势,通过高强度化和有效的强化措施可充分发挥其强度潜力,迄今为止仍然是汽车制造中使用最多的材料。 随着安全性、燃油经济性和驾驶性能标准的不断提升,这对车用材料提出了更高的要求。为应对这一挑战,全球钢铁工业成功研发了具有突出冶金性能和高成形性的先进高强度钢(AHSS)。AHSS具有以下优点: 1)安全性:鉴于钢铁独特的冶金性能和灵活的加工工艺,AHSS产品可以被设计制造成任意特殊形状,为乘员安全提供最佳保护方案。 2)轻量化:工程师们将AHSS与新的先进制造工艺相结合,使用更加轻薄的钢材制造出轻质汽车零部件,不仅保持了原有部件的强度和其他性能,而且在一定程度上还有所提升。 3)可循环利用性:钢材可以100%回收循环利用,而且汽车的生命周期评估表明,与使用其他替代材料相比,AHSS车辆排放量最少。 4)成本合理:工程学研究表明,与传统车用材料相比,AHSS几乎不增加任何成本,而像铝这种低密度材料则需额外增加每磅$2.75以上的成本。同时,多数整车制造厂已配备钢部件加工生产线和技术,AHSS可直接生产应用,而不需额外投入昂贵的新的加工装备和制造工艺。 3AHSS车用情况 2013款雪佛兰Silverado和美国通用GMC1500 SIERRA皮卡在其驾驶舱中使用了超过70%比重的AHSS,这不但增加了车身结构强度,而且还减少了前车架

先进高强钢和汽车轻量化

汽车轻量化项目主要包括超轻车身( U L SA B) 、超轻覆盖件( U L SA C) 、超轻悬挂件( UL S AS) 和在此基础上的超轻概念车项目( ULS AB -AVC) , 均是以使用钢铁为基础.除了利用先进高强度钢板外 , 还大量采用了激光拼焊、激光焊接、液压成型和计算机模拟等技术来进行汽车的设计和制造。 AHSS 钢主要包括双相钢( D P)、相变诱发塑性钢( TRI P) 复相钢( CP )和马氏体钢( M)等,这类钢是通过相变组织强化来达到高强度的, 强度范围500 ~1500 MPa 。具有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的疲劳强度、高的成型性和低的平面各向异性等优点 D P钢 DP 钢板的商业化开发已近30,年包括热轧、冷轧、电镀和热镀锌产品。主要组织是铁素体和马氏体, 其中马氏体的含量在5 %~20 %, 随着马氏体含量的增加, 强度线性增加, 强度范围为500~ 1 200 MPa 。除了AHSS 钢的共性特点外, 双相钢还具有低的屈强比、高的加工硬化指数、高的烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点。DP 钢一般用于需高强度、高的抗碰撞吸收能且成形要求也较严格的汽车零件, 如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等. 热轧 D P 钢的生产是通过控制冷却来得到铁素体和马氏体的组织的, 冷轧和热镀锌DP 钢是通过铁素体和奥氏体两相区退火和随后的快速冷却来得到铁素体和马氏体组织的。 D P 钢的主要成分是C和Mn , 根据生产工艺的不同可适当添加Cr 、Mo 等元素使C曲线右移, 避免冷却时析出珠光体和贝氏体等组织。 复相钢 复相(Complex Phase: CP)钢是指两相在数量和尺寸上有相同的数量级,其组织特点是

汽车用先进高强度钢的特点和生产工艺

汽车用先进高强度钢的特点和生产工艺 发表时间:2018-11-07T09:37:30.243Z 来源:《防护工程》2018年第17期作者:刘振广王娜斌徐飞[导读] 汽车轻量化和安全性对汽车用钢的性能提出了新的、较高的要求 长城汽车股份有限公司徐水分公司河北省保定市 071000 摘要:汽车轻量化和安全性对汽车用钢的性能提出了新的、较高的要求,具体有以下6个方面:优良的成形性能;在保证塑性、延性指标的同时,提高强度降低冲压件重量;良好的表面状态和形貌、严格的尺寸精度;良好的连接性能和保型性能;抗时效性稳定性和油漆烘烤硬化性;耐蚀性能。先进高强度钢,其英文缩写为AHSS(Advanced High Strength Steel),主要包括双相(DP)钢、相变诱导塑性 (TRIP)钢、复相(CP)钢、马氏体(M)钢、热成形(HF)钢和孪晶诱导塑性(TWIP)钢。 关键词:先进高强度钢汽车用钢发明热轧冷轧 前言:迅猛发展的汽车工业更加突显出环保、能源等方面的难题。汽车用高强度钢对汽车工业的发展起着举足轻重的作用,是汽车轻量化的关键材料之一。在未来的数年内,我国汽车工业将会取得更大的发展,对汽车用高强度钢的要求也会越来越多,汽车开发公司需进一步加强与钢铁研究者的合作,这对发展汽车用高强度钢板,促进我国汽车行业发展以及提高我国汽车竞争能力大有裨益。 1高强度板料的特性高强度板料具有很高的抗拉强度、耐冲击性,其抗拉强度是普通材料的3倍甚至更多,因此对汽车的碰撞安全性能非常重要。高强度板料的这种特性对汽车的安全、减重和节能是非常重要的,其效果也是非常明显的。研究结果表明,使用高强度板料,汽车冲压件抗拉强度从220MPa提高到700MPa,材料厚度从1.8mm减小到1.4mm,而材料可吸收冲击能指数则基本保持不变。汽车减重也与材料强度密切相关。研究表明,材料抗拉强度从300MPa左右提高到900MPa左右,汽车减重率则从25%左右提升到40%左右。由此可以看出使用高强度板料已是汽车行业以后发展的趋势。但板料的强度和塑性一般是矛盾的,板料强度的提高必然导致塑性下降。而板料塑性的下降就为冲压件的成型带来了很多问题和难题,回弹就是其中冲压件成型过程中很难避免的缺陷之一。如何预防、减少高强度板料的回弹就成了摆在高强度板料冲压件面前最大的问题。 2 各种先进高强度钢的特点和生产工艺 2.1双相钢(DP) 双相钢组织是在纯净的铁素体晶界或晶内弥散分布着较硬的马氏体或贝氏体(一般在15%),强度与韧性协调很好,兼有高强度和良好的成形性。双相钢生产方法有热轧法和热处理法两种。热轧法是将热轧钢材的终轧温度控制在两相区的某一范围,然后快速冷却,即通过控制最终形变温度及冷却速度的方法获得铁素体+马氏体双相组织。该方法又分为两种:一是常规热轧法,即在通常的终轧及卷取温度下获得双相组织;二为极低温度卷取热轧法,即在Ms点以下进行卷取,以获得双相组织。热处理法是将热轧或冷轧后的钢材重新加热到两相区并保温一定时间,然后以一定速度冷却,从而获得所需要的铁素体+马氏体双相组织。 宝钢发明提供的一种热轧高强度双相钢板,其化学成分设计(按重量百分含量计)为:C:0.10一0.13%,Si:0.85一1.15%,Mn:1.40一1.70%,P:≤0.015%,S:≤0.005%,Al:0.015一0.035%,N:≤0. 006%,余量为铁和不可避免杂质。 生产过程:转炉吹炼和真空处理→连铸→加热和轧制→轧后进行分段冷却→卷取→空冷。 第一段水冷速度70一100℃/s,快速水冷目的是使材料迅速进入铁素体相区,中间空冷温度控制在620一660℃,空冷时间4一6s,空冷温度和时间的配合是为了获得适量的铁素体组织(体积分数80%左右)和较低的屈服强度,第二段水冷速度要求大于100℃/s,终冷温度≤200℃,第二段水冷的终冷温度优选150一200℃,其目的在于使未相变的奥氏体组织淬火成马氏体组织,提高钢材的抗拉强度。由于生产热轧双相钢的关键是控制热轧后的冷却方式,因此本方法可以通过控制相变组织类型和比例来得到双相钢板所需的性能。 通过该方法制造的钢板:屈服强度≥450MPa,抗拉强度≥800MPa,延伸率A50≥15%,具有较高的强度、塑型性和成形性,较好的延伸性、焊接性、冷弯性等使用性能 [2]。 2.2相变诱发塑性钢(TRIP) 相变诱发塑性钢是指钢中存在多相组织的钢。这些相通常为铁素体、贝氏体、残余奥氏体和马氏体。在形变过程中,稳定存在的残余奥氏体向马氏体转变时引起了相变强化和塑性增长。为此残余奥氏体必须有足够的稳定性,以实现渐进式转变,一方面强化基体,另一方面提高均匀的伸长率,达到强度和塑性同步增加的目标[3]。 鞍钢发明提供的一种高强塑积TRIP钢板,其化学成分以质量百分比计为:C:0.08%一0.5%,Si:0.4%一2.0%,Mn:3%一8%,P:≤0.10%,S:≤0.02%,Al:0.02%一4%,N:≤0.01%,Nb:0―0.5%,V:0―0.5%,Ti:0―0.5%,Cr:0―2%,Mo:0―1%。 生产过程,冶炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→罩式炉退火。热轧加热温度:1100一1250℃,保温时间为≥2h,开轧温度为≥1100℃,终轧温度850一950℃,卷取温度<720℃,热轧板厚度为2―4mm;如果客户要求钢板厚度在2―4mm之间,也可以不进行冷轧;冷轧累积压下量40%一80%。罩式炉退火:随炉加热,保温温度为:550一750℃,保温时间:1―20h,随炉冷却。得到的冷轧TRIP钢板强塑积大于30GPa%,显微组织中马氏体以面积率计为30―90%,奥氏体以体积率计为5一30%,其余为少量铁素体和渗碳体[4]。 2.3马氏体钢(MART) 马氏体钢的生产是通过高温奥氏体组织快速淬火转变为板条马氏体组织,可通过热轧、冷轧、连续退火或成形后退火来实现,是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。 首钢发明提供的一种热轧马氏体钢,其化学成分按重量百分比为:C:0.10一0.18%,Si:0. 0l一0. 4,Mn:l.0一2.0,P:≤0.012%,S:≤0.006%,Nb:0.02一0.06%,Ti:0.0l一0.05%,Cr:0.1一0.5%,余量为Fe及其它杂质元素。生产过程:冶炼、铸造,形成钢坯;将所述钢坯加热至1200一1250℃,保温1一2小时;将保温后的钢坯进行热轧;对热轧后的钢坯采用直接冷却工艺,以30一70℃/s的冷却速率冷却到马氏体相变点以下后进行卷取。获得的热轧马氏体钢屈服强度大于1000MPa,抗拉强度达到1200一1320MPa,延伸率8一11%,d=8a冷弯性能良好[5]。

汽车用先进高强钢的发展背景

汽车用先进高强钢的发展背景 班级:道桥11-1班姓名:杜阳 学号:201110608040 随着环境恶化和能源紧缺问题的日益加剧, 环保、安全和节能的考虑成为汽车制造业的主要发展方向。在减少燃油消耗、减低废气排放的诸多措施中, 降低车重效果最明显。资料表明, 车重减轻10%可节省燃油3% ~ 7% 。因此汽车轻量化成为了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。在汽车轻量化的推动下, 铝合金、镁合金、塑料等零部件的使用比例逐年增加, 使钢铁在汽车材料中的主导地位受到了威胁。鉴于这种情况, 世界各国钢铁公司都花费大量的人力、物力进行综合性能更优异的钢铁材料的研究。研究汽车用新型钢铁材料的问题至关重要, 从某种程度上讲, 最终关系到钢铁工业的生存与发展。 钢铁材料、铝和塑料是制造汽车的3 大材料。铝合金发展很快, 已经向钢铁材料在汽车制造中的统治地位发起挑战, 其优点是质量轻。从耐载荷与耐疲劳强度看, 如果钢的强度级别提高到780MPa 级以上, 则会显示出比铝合金更好的性能优势, 从而诞生了先进高强钢, 其在性能和减重安全方面对铝合金发起挑战。先进高强钢的出现在很大程度上巩固了钢铁在材料领域的主导地位。在实际车体制造方面, 近年来高强钢板的应用在不断提高。国内外开始不断研究先进高强钢的种类和特性。国际钢铁协会先进高强钢应用指南第三。传统高强钢主要包括碳锰钢、烘烤硬化钢、高强度无间隙原子钢和高强度低合金钢; 先进高强钢主要包括双相钢、相变诱发塑性钢、马氏体级钢、复相钢、热成形钢和孪晶诱发塑性钢。传统的高强钢多是通过固溶、析出和细化晶粒作为主要强化手段, 而先进高强钢是指通过相变进行强化的钢种, 组织中含有马氏体、贝氏体和/ 或残余

中国汽车工业的发展与发展趋势

中国汽车工业的发展与发展趋势 概要本文回顾了我国汽车工业的发展历程,通过论述我国汽车工业的现状寻找我国汽车工业的发展趋势。着眼未来探讨我国汽车工业未来方向 关键词汽车工业发展历程发展趋势 正文 汽车是惟一的一种“零件以万计, 产量以百万计, 保有量以亿计”的“第一商品”, 它的巨大市场潜力, 不断产生科技进步的不竭动力, 使之成为各种高新技术争相应用的强大载体。 世界上几乎所有发达国家都走过发展汽车工业、从而带动国民经济发展的道路。 汽车的生产和使用, 改变了社会的生产方式, 也改变了人们的生活方式和文化观念。流水线大生产方式首创于汽车工业, 精益生产方式也同样产生于汽车工业;这两种生产方式都对社会的发展起了重大的推进作用。它独特的“门到门”快速运送性能, 改变了人们的日常活动半径, 大大提高了人们生产与生活的效率。 一,起步与发展 中国汽车工业开始起步的标志是1953 年7 月15 日第一汽车制造厂在长春市动工兴建。建国初期,我国汽车工业在国家计划经济指导下发展,集中资金兴建了第一、第二汽车制造厂两个中型货车生产基地。第一汽车制造厂于1956 年10 月开工生产,从此结束了中国不能制造汽车的历史。 我国汽车产业正在蓬勃发展,汽车行业步入快速稳定增长期。整个行业在经2002 年的爆发,2005 年的恢复性调整以后,自2006 年以来已经步入一个长达5~8 年(甚至更长)的稳定快速增长期。2011 年中国汽车保有总量为7802 万辆,其中私人汽车保有量6539 万辆,占83.81%。其中家用轿车的保有量为3443 万辆,占汽车总保有量的44.13%。以去年第六次人口普查数据计算,中国百户家庭拥有的汽车数量已从2001 年不到 2 辆,增加到2010 年的近15 辆。 二,发展中的问题 新中国的汽车工业从诞生至今, 已经年逾半百。但是她似乎还没有长大, 她伴随建国后的动荡, 走过了艰苦曲折的路程。 改革开放之前, 在计划经济体制下, 我国汽车工业一直生产着属于国外三四十年代的产品。汽车被定位为“生产工具”, 私用轿车被当作“资产阶级的奢侈品”而禁止生产。改革开放后,大搞引进合资,引进国外的资金与技术, 使我国生产的汽车跃上20 世纪90 年代的水平。但是从整体上看, 在质量、品种和规模上与国外仍有很大差距, 特别是自主发展的能力差距更大。这就造成了同类产品的一而再、再而三地引进, 甚至重复引进的局面。这使得我国汽车工业,落入了一个“引进—落后—再引进—再落后”的怪圈。 虽然,近十几年来我国已经开始生产国际先进的汽车, 但却并未跳出这一怪圈。我国汽车工业中占据的重要地位的国企,近年来更热衷于引进生产国外品牌的汽车。 三,我国汽车工业的现状 近年来,我国大型国有企业如一汽,广汽热衷于引进国外品牌,不外乎合资获利丰厚而又轻而易举。这样的举动使得“引进—消化”政策成了“只引进, 不消化”的空头口号。 对外方的技术依赖习惯愈加根深蒂固, 加上外方紧握技术大权, 使中方坠入“缺乏能力—只能依赖—越依赖越缺乏能力—越缺乏能力越依赖……”的“第二怪圈”。这就直接性的导致了 我国汽车市场上外国品牌遍地开花,而国产品牌却很少的现状。虽然对中国汽车工业发展有着重要责任国有企业沉溺于引进国外品牌,我国的民营企业却扛起了中国汽车工业自主发展 的重担。 近几年来,解放、红旗几乎销声匿迹,但是吉利、奇瑞、江淮却越来越多的走进了我们的视

超高强度钢

超高强度钢现在已发展成为应用范围很广的一类重要钢种,如已经大量应用于火箭发动机外壳、飞机起落架、防弹钢板等性能有特殊要求的领域。 随着洁净化、微合金和控轧控冷等先进冶金技术在钢铁企业的逐步推广和应用,钢材的品质得到了大幅度提高,发达国家正在研制相当于目前常用钢材抗拉强度数倍的超高强度钢。这种钢具有超细化、超洁净、超均质的组织和成分的特征,以及超高强度和超高韧性的特点。超高强度钢与普通结构钢的强度的界限目前尚无统一规定,习惯上是将室温抗拉强度超过1,400MPa、屈服强度大于1,200MPa 的钢称为超高强度钢。超高强度钢除了要求其高的抗拉强度外,还要求具有一定塑性和韧性、尽可能小的缺口敏感性、高的疲劳强度、一定的抗蚀性、良好的工艺性能、符合资源情况及价格低廉等。超高强度钢现在已发展成为应用范围很广的一类重要钢种,如已经大量应用于火箭发动机外壳、飞机起落架、防弹钢板等性能有特殊要求的领域,而且其使用范围正在不断地扩大到建筑、机械制造、车辆和其它军事装备上。因此,超高强度钢不仅是钢铁材料研究的重要方向,而且具有广阔的应用和发展前景。 超高强度钢的发展 超高强度合金钢是为满足某些特殊要求发展起来的,按其物理冶金学特点,超高强度钢大体可以分为低合金超高强度钢、二次硬化超高强度钢和马氏体时效钢。典型的低合金超高强度钢是AISI 4340 和D6AC;典型的二次硬化型中,合金超高强度钢是HY180 和AF1410,由于马氏体时效钢属高合金钢,在这里将不拟述及。 1.低合金超高强度钢 低合金超高强度钢大多是AISI 4130、4140、4330 或4340的改进型钢种。AISI 4340 是最早出现的低合金超高强度钢,它于1950年开始研究,并于1955年开始用于飞机起落架。通过淬火和低温回火处理,AISI 4130、4140、4330 或4340钢的抗拉强度均可超过1,500MPa,而且缺口冲击韧性较高。 为了抑制低合金超高强度钢回火脆性,1952年美国国际镍公司开发了300M。该钢通过添加了1%至2%的硅来提高回火温度(260至315摄氏度),并可抑制马氏体回火脆性。另外,通过调整碳含量和添加少量钒,又开发了AMS 6434 和LadishD6AC钢。20世纪80年代,中国通过对AISI 4330的改进,研制开发了高强韧性能的685和686装甲钢。在AISI 4340 的基础上,中国还研制了新型超高硬度695装甲钢,其抗穿甲弹防护系数达到1.3以上。值得注意的是,尽管以4340和300M 钢为代表的低合金超高强度钢具有高强度,但它们的断裂韧性和抗应力腐蚀能力都比较差,因而其应用受到了一定的限制。 2.二次硬化超高强度钢 随着航空工业的快速发展,开发强度高、断裂韧性好、可焊接性好的新型航空材料成为发展方向。研究者于20 世纪70 年代开发了HY180钢。为了达到航空构件材料的损伤容限和耐久性,70 年代末Speich 和Chendhok 等在对Fe10Ni 系合金钢进行的研究基础上,对HYl80 进行了改进,开发了AF1410超高强度合金钢,该钢经830℃油淬正510℃时效后,σ0.2大于等于1517MPa,KⅠc大于等于154MPa m1/2。因此该钢以极高的强韧性、良好的加工性能和焊接性能成为受航空界欢迎的一种新型高强度钢。

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