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解析先進(jìn)高強(qiáng)度鋼專題系列之一:先進(jìn)高強(qiáng)鋼簡介

 草蟲gg 2019-02-03

隨著人們對人類活動(dòng)帶來的溫室氣體排放的擔(dān)憂不斷加劇,全球立法機(jī)構(gòu)在為未來10年設(shè)定雄心勃勃的減排目標(biāo)的同時(shí),也通過了更為嚴(yán)厲的機(jī)動(dòng)車排放法規(guī),將于2020年實(shí)施。汽車制造商正著力尋找新材料和工程技術(shù)應(yīng)對這些具有沖擊性的法規(guī),例如:汽車結(jié)構(gòu)材料必須具有高強(qiáng)度及相應(yīng)的剛性,在通常情況下,只有使用厚度較大的材料,而燃油經(jīng)濟(jì)及尾氣排放則在汽車部件厚度減薄下降低。新型汽車設(shè)計(jì)采用復(fù)雜幾何形狀以達(dá)到美觀,但難以成型和連接,因此必須通過合理減薄汽車材料以實(shí)現(xiàn)車身減重。全球鋼鐵行業(yè)致力于開發(fā)新牌號(hào)先進(jìn)高強(qiáng)鋼,這些先進(jìn)高強(qiáng)度鋼具有獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)和冶金屬性,按不同強(qiáng)度及成型性劃分牌號(hào),可以滿足整車廠應(yīng)對排放法規(guī)及設(shè)計(jì)現(xiàn)代多功能汽車的要求。

先進(jìn)高強(qiáng)度鋼是具有復(fù)相組織的材料,通過嚴(yán)格控制加熱和冷卻工藝達(dá)到所要的化學(xué)成分和復(fù)相微結(jié)構(gòu),并采用各種強(qiáng)化機(jī)制來實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度、延展性、韌性和疲勞性能。先進(jìn)高強(qiáng)度鋼包括雙相鋼、復(fù)相鋼、鐵素體+貝氏體鋼(FB)、馬氏體鋼、相變誘導(dǎo)塑性鋼、熱成型鋼和孿生誘發(fā)塑性鋼。第一和第二代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼均能滿足不同部件的使用要求。例如,復(fù)相鋼和相變誘導(dǎo)塑性鋼用在汽車的碰撞區(qū)域,其吸能作用大。對于乘員艙的結(jié)構(gòu)件,特別是高強(qiáng)鋼,如馬氏體和熱成型鋼可提高安全性能。

近來,對第三代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼研究及資金的投人力度越來越大。這些鋼種通過調(diào)節(jié)合金成分及熱處理工藝,獲得比現(xiàn)有先進(jìn)高強(qiáng)度鋼更高的強(qiáng)度和延展性能,連接能力也更加高效,同時(shí)成本也低。更多性能可參見強(qiáng)度-延性圖所示。

先進(jìn)高強(qiáng)度鋼合金元素含量高,組織是兩相或多相組織。多相組織提高了鋼的強(qiáng)度,而單相則無法實(shí)現(xiàn),如高強(qiáng)度低合金鋼是通過合金和固溶強(qiáng)化實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度,而先進(jìn)高強(qiáng)鋼則是通過合金成分和精確熱處理工藝實(shí)現(xiàn)。

在過去,鋼鐵的抗拉強(qiáng)度超過550兆帕,可以歸為先進(jìn)高強(qiáng)度鋼,而抗拉強(qiáng)度超過780兆帕歸為超高強(qiáng)度鋼,然而,當(dāng)下多相先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的最低抗拉強(qiáng)度是440兆帕,因此將強(qiáng)度作為界定先進(jìn)高強(qiáng)鋼的標(biāo)準(zhǔn)不再適用??估瓘?qiáng)度為1000兆帕的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼通常也稱之為1GPa鋼。第三代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼有望在低成本前提下實(shí)現(xiàn)相當(dāng)或更優(yōu)的性能。


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