超高强度钢在汽车上的应用.
汽车钢材强度等级
汽车钢材强度等级
汽车钢材是汽车制造中不可或缺的材料之一，其强度等级直接影响着汽车的安全性能。
目前，汽车钢材的强度等级主要分为三类：低强度钢、中强度钢和高强度钢。
低强度钢是指抗拉强度小于270MPa的钢材，主要用于汽车车身的非承重部位，如车门、车顶等。
这类钢材具有良好的可塑性和冲击韧性，能够有效吸收碰撞能量，保护车内乘员的安全。
中强度钢是指抗拉强度在270-550MPa之间的钢材，主要用于汽车车身的承重部位，如车架、底盘等。
这类钢材具有较高的强度和刚性，能够承受较大的载荷和冲击力，保证车辆的稳定性和安全性。
高强度钢是指抗拉强度大于550MPa的钢材，主要用于汽车车身的关键部位，如前后保险杠、车门柱等。
这类钢材具有极高的强度和刚性，能够有效抵抗高速碰撞和侧面碰撞等严重事故，保护车内乘员的生命安全。
随着汽车制造技术的不断发展，高强度钢的应用越来越广泛。
目前，许多汽车制造商已经开始采用高强度钢材来提高汽车的安全性能。
例如，现代汽车的新款车型采用了高强度钢材，使车身刚性提高了30%，同时减轻了车身重量，提高了燃油经济性。
汽车钢材的强度等级是汽车安全性能的重要指标之一。
不同的强度
等级适用于不同的车身部位，能够有效提高汽车的安全性能，保护车内乘员的生命安全。
随着汽车制造技术的不断发展，高强度钢材的应用将会越来越广泛，为汽车行业的发展带来更多的机遇和挑战。
高强钢和超高强度钢定义
高强钢和超高强度钢的定义及特点1. 引言高强钢和超高强度钢是现代材料科学和工程领域中的两个重要概念。
随着工业技术的不断发展，对材料强度和性能的要求也越来越高。
高强钢和超高强度钢以其卓越的力学性能和广泛的应用领域而备受关注。
本文将对高强钢和超高强度钢的定义、特点和应用进行详细介绍。
2. 高强钢的定义和特点高强钢是指抗拉强度大于等于540MPa的钢材。
相对于普通碳素钢，高强钢具有以下特点：2.1 强度高高强钢的抗拉强度大于等于540MPa，远高于普通碳素钢的抗拉强度。
这使得高强钢在承受大的外力时能够更好地抵抗变形和破坏，提高了结构的安全性和可靠性。
2.2 韧性好高强钢不仅具有高强度，而且具有较好的韧性。
在承受外力时，高强钢能够发生一定程度的塑性变形，从而吸收外力的冲击能量，减少结构的破坏。
这使得高强钢在工程结构中能够更好地应对地震、风载等复杂环境的作用。
2.3 可焊接性好高强钢通常具有良好的可焊接性，可以通过常规的焊接工艺进行连接。
这使得高强钢在工程施工中更加方便快捷，降低了施工难度和成本。
2.4 重量轻相对于普通碳素钢，高强钢的强度更高，但密度相对较低，因此具有较轻的重量。
这使得高强钢在汽车、航空航天等领域得到广泛应用，可以减轻结构自重，提高载荷能力和燃油效率。
3. 超高强度钢的定义和特点超高强度钢是指抗拉强度大于等于980MPa的钢材。
相对于高强钢，超高强度钢具有以下特点：3.1 极高的强度超高强度钢的抗拉强度远远超过普通钢材，达到甚至超过980MPa。
这使得超高强度钢在工程中可以承受更大的荷载，应用于更为苛刻的环境中。
3.2 卓越的韧性超高强度钢在具有极高强度的同时，韧性也相对较好。
这是通过合理的化学成分设计和热处理工艺实现的。
超高强度钢能够在承受外力时发生较大的塑性变形，从而吸收更多的冲击能量，提高结构的抗震性能。
3.3 优异的耐蚀性超高强度钢通常具有良好的耐蚀性，能够在恶劣的环境中长期使用而不受腐蚀的影响。
汽车用高强度钢
在本技术中，Ｎ 的作用是驱动气． ａ 液表面上 Ｎ 分子的离解。８０ ２ ０￣ Ｃ时该金属 （ 混合 ） 熔 体 中的 Ｎ２ 团很容 易离解 。如 果不 加入 Ｎａ 基 ，则 至少 要加 入 １００个 大气 压 的 Ｎ 压 力才可 ００ ２
使 Ｎ２ 入溶 液 。 进 Ｇａ 晶体 首先从 Ｇ － Ｎ ａＮａ混合 金属熔 体 中生长 出来 是 ｌ ０年前 ，在 日本 东 北大学 ，只长 出 了截 面 ｌｍ 的 小片 ，从那 时起 ，研究人 员 的 目标 是研 制 出市场上 所 需要 的大尺 寸 Ｇａ 晶体 。 ｃ Ｎ 将 直径 ２的 Ｇ Ｎ 籽 晶加入 金属熔 体 中，虽 然这些 籽 晶 中位 错 密度 都 很 高 （ ” ａ 是用 氢化物 气相外 延或 ＭＯＣ ＶＤ 法生长 的 ） ，但 不会 转移 到液相 外延 材料 中，位 错在 靠近籽 晶界面 时会 趋 于湮 灭 。 ２０ 年 用上 述技术 生长 出 了直径 ２Ｇａ 晶体 ，其 位错 密度 为 ２３ １ ｍ ０５ ＂ Ｎ ．ｘ０／ ，比典型 的商 ｃ
它们建议 日 本汽车制造商采用高强度钢和轧制成形工艺。 协议要求神户钢铁公司提供钢 板 ，而奥钢 联克列 姆 公司提供 加工 技术 。 现有 的 车体材 料用 的最 高强度钢 的抗 拉强 度 为 ９０ ａ ８ＭＰ ，神户 公司开 发 出的超高 强度钢 的抗拉强度可达 ｌ７ ＭＰ ，而且加工性能 良好。 ４０ ａ （ 英惠 摘译 ） 杨
品 Ｏ Ｎ晶体低一个数量级。 ａ 生长较大尺寸 Ｇ Ｎ 晶体需对热流进行很好控制并优化生长条件。 ａ 最 近又研 发 出专有 的装置 和技术 可 增大 晶体尺 寸并提 高 生长速 度 。 一块 晶体 能切 出 多片衬底 就会大幅度降低衬底的成本。 ０ ７ ２ ０ 年集中精力提高生长速度达到 ０ ｍ ； ， ． ｍ／ 是先前的 ３ ６ ￣ 倍。 这就适合于 Ｏ Ｎ激光器用衬底的批量生产 。但要为 Ｌ Ｄ提供 Ｇ Ｎ 衬底还要进一步提高生 ａ Ｅ ａ 长速度 。 在新 装置 中用 Ｎａ流通 液相外 延技 术 生长 出厚 的 ２ ａ 晶 体， 目前 正致 力于研 制直 径 ”Ｇ Ｎ
汽车钢材强度等级划分
汽车钢材的强度等级划分通常根据其材料的力学性能和强度参数进行分类。
以下是常见的汽车钢材强度等级划分：
低强度钢（Low-Strength Steel）：属于传统的钢材类型，强度较低。
主要用于车身结构的一些非承载部位和内饰部件。
中强度钢（Medium-Strength Steel）：具有中等强度的钢材，可以提供一定的结构刚度和抗弯性能。
常用于车身结构的承载部位和部分安全关键部件。
高强度钢（High-Strength Steel）：具有较高强度和优良的抗拉、抗压和抗弯性能。
高强度钢在提供车身刚度和抗冲击性能的同时，也能减轻车身重量。
常用于车身结构的关键部位和安全结构部件。
超高强度钢（Ultra-High-Strength Steel）：具有极高的强度和优异的机械性能。
这类钢材通常由合金化钢、热处理钢和复合材料等构成，用于提供更高的刚度、抗冲击性能和安全保护。
常用于车身的安全关键部位和变形吸能结构。
《超高强度钢》课件
详细描述
通过特殊的表面处理技术，如喷涂防腐涂层 或进行渗碳处理，超高强度钢能够有效地抵 抗各种腐蚀介质，如空气、水、酸碱等。这 种优良的耐腐蚀性使得超高强度钢在海洋工 程、化工设备等领域具有广泛的应用前景。
03 超高强度钢的生产技术
热处理技术
退火
通过加热至一定温度并保温，使钢软化，以便进一步加工。
详细描述：铝合金具有较好的强度与重量比，比超高强 度钢更轻，适合用于需要减轻重量的场合，但在承受高 应力方面不如超高强度钢。
详细描述：铝合金在某些环境下也容易受到腐蚀，但其 耐腐蚀性能优于普通钢材，与超高强度钢相当。
详细描述：铝合金的加工性能较好，易于切割、焊接和 加工，与超高强度钢相比，其加工性能更优。
汽车工业应用
汽车工业是超高强度钢的重要应用领域，主要用于制造汽车底盘、悬挂系统、安全装置等关键部件。随着节能减 排和轻量化需求的增加，超高强度钢在汽车工业的应用将更加广泛。
环境友好性的考虑
绿色生产技术
在超高强度钢的生产过程中，采用绿色生产技术，降低能耗和减少废弃物排放。例如，采用节能环保 的冶炼和连铸技术，减少废气、废水和固废的产生。
制造工艺
总结词
超高强度钢的制造工艺主要包括冶炼、轧制、热处理等环节，其制造工艺复杂 ，技术要求高。
详细描述
超高强度钢的制造需要经过严格的冶炼、轧制、热处理等环节，确保钢材的纯 净度和组织结构均匀性。同时，制造过程中还需采用先进的合金元素添加技术 和精密的加工工艺，以满足钢材的高性能要求。
02 超高强度钢的性能特点
可回收利用
超高强度钢应具有良好的可回收利用性，以便在产品生命周期结束后进行再生利用。通过合理的材料 设计和技术创新，实现超高强度钢的环保和可持续发展。
汽车钢板的性能要求及钢板种类
汽车钢板的性能要求及钢板种类汽车钢板是用于制造汽车车身或重要汽车零部件的钢材。
为了满足汽车的性能和安全要求，汽车钢板需要具备一系列特定的性能和质量要求。
本文将就汽车钢板的性能要求和常用的钢板种类进行介绍。
一、汽车钢板的性能要求1.强度和延展性：汽车钢板需要具备足够的强度来承受车身和零部件的载荷。
同时，钢板还应具备较高的延展性，以便在碰撞时能有效地吸收能量，保护乘客的安全。
2.疲劳性能：汽车钢板在使用过程中会经历循环的应力，因此需要具备良好的疲劳性能，以防止材料因长期的应力作用而出现断裂。
3.焊接性能：汽车钢板常需要进行焊接，因此钢板需要具备良好的焊接性能，包括焊缝强度和焊接变形控制等方面。
4.耐腐蚀性：汽车钢板暴露在各种环境条件下，需要具备较高的耐腐蚀性，以延长汽车的使用寿命。
5.表面质量：汽车钢板的表面应光滑平整，不应有划痕、氧化和变色等缺陷，以确保车身外观的质量和美观度。
6.成本和可加工性：汽车钢板在制造过程中需要易于加工，同时应具备较低的成本，以促使整个汽车制造过程的经济性。
二、汽车钢板的种类1.结构用钢板：结构用钢板主要是用于制造汽车车身和车身零部件。
根据不同的要求，结构用钢板可分为高强度钢板、超高强度钢板和高强度冷轧复合钢板等。
-高强度钢板：高强度钢板具有较高的强度和延展性，通常用于制造车身的重要零部件，如A柱、B柱、搁板等。
-超高强度钢板：超高强度钢板具有更高的强度和延展性，主要用于制造车身的关键部位，如危险区域的保护结构。
-高强度冷轧复合钢板：高强度冷轧复合钢板通过将不同材料的钢板复合而成，可以在保持较高强度的同时，增强钢板的延展性和耐腐蚀性。
2.饰面用钢板：饰面用钢板主要应用于汽车外部的饰面部件，如车身侧板、车顶等。
这种钢板需要具备良好的外观效果和表面质量，以满足汽车的外观要求。
-镀锌钢板：镀锌钢板主要通过在钢板表面镀上一层锌，提高钢板的耐腐蚀性。
-彩涂钢板：彩涂钢板则在钢板表面涂覆一层彩色涂料，以实现不同颜色和外观效果。
武钢高强汽车用钢板开发研究
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。
汽车车身用钢铁材料
淬火配分钢（Q&P）
淬火配分 (Quenching and Partitioning, Q&P) 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。和传统淬火-回火不同，Q&P 工艺为稳定残余奥氏体， 应用钢种含Si、Al（甚至P）元素，以阻碍Fe3C 析出，使碳自马氏体分配到奥 氏体，奥氏体因富碳，在再次冷却时不会转变为马氏体，为高强度钢兼具韧 性提供新的有效方法。Q&P 钢属于第三代先进高强度钢，其可以达到的力学 性能范围为：抗拉强度800～1500MPa，伸长率15~40%。
Q&P钢处理方法
几种高强度钢发展方向
— — 采用独特的合金和显微组织设计获得具有超高强度的韧性钢。极限抗 拉强度达1200~I500MPa；多相和奥氏体显微组织是主要兴趣所在；显微组 织的设计应改善耐破损性能；研发早期便考虑到焊接性能。
— — 通过新法热机械处理或合适的化学成分配方，可生产出超细晶钢。这 样，即使采用较贫的化学成分也可获得很高的强度，既而提高其他性能， 如焊接性等。显微组织细化也是改善耐破损性能的一种途径。
奥氏体不锈钢 （AUST. SS）
TWIP钢
Fe-33Mn-3Si3Al TRIP 钢显 微组织
水淬 空冷
X-IP系列钢
TWIP钢比双相钢、TRIP钢具有更好的成型性能。有高的 加工硬化能力，具有良好的能量吸收能力，是有前途的汽车 用结构材料。 但TWIP在冶炼、连铸工艺、延迟断裂、缺口敏感性及可 涂镀性能是妨碍其大量应用的障碍。 目前，钢厂和研究机构正在研究新一代 TWIP 钢 FeMnA1 钢，也称为 TRIPLEX 钢。 FeMnAl 钢不显现 TRIP 和 TWIP 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)。 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。
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高强度钢在汽车车身上的应用
彩钢结构网发布日期:2011-02-28 10:31 文章采编：彩钢结构网点击: 144次目前，国内外很多新上市的车广泛应用了先进高强度钢，如双相钢、相变诱导塑性钢、复相钢及马氏体钢。
有些采用了热冲压成形技术，抗拉强度大于1300MPa，大大提高了汽车车身的结构强度及能量吸收能力。
国内现在能够方便地获得冷冲压超高强度板材并开发关联模
目前，国内外很多新上市的车广泛应用了先进高强度钢，如双相钢、相变诱导塑性钢、复相钢及马氏体钢。
有些采用了热冲压成形技术，抗拉强度大于1300MPa，大大提高了汽车车身的结构强度及能量吸收能力。
国内现在能够方便地获得冷冲压超高强度板材并开发关联模具。
宝钢已经开发出成熟的热冲压
B1500HS系列板材，初步具备热冲压模具设计和制造能力。
到目前为止，对于高强度钢板还没有一个统一的定义。
最常见的定义就是基于Volvo汽车公司和SSAB联合发布的标准。
根据这个标准，高强度钢板的屈服强度应为340～600MPa，超高强度钢饭的屈服强度应为600～800MPa，特高强度钢板的屈服强度至少应为800MPa。
由于超高强度板具有高的加工硬化能力，其与成形性相同的普通钢相比，具有很强的吸收能量能力，广泛应用于结构梁类零件。
这些梁类件除具有吸收能量的作用，还与其他零件进行搭接，形状比较复杂。
而单件的基准往往就是关联的分总成的定位基准，对形位公差要求较高。
为了保证碰撞后的车内空间，要求结构梁类零件没有变形或变形量很小，超高强度板恰好具有这样的优点。
典型的应用零件有前、后门左/右防撞杆（梁），前、后保险杠，A柱加强板，B柱加强板，C柱加强板，下边板，地板中通道，车顶加强梁等。
要获得超高强度的车身钣金件有两种方法：一种是采用冷冲压；另一种是采用热冲压专用钢板通过热冲压制成。
超高强度板的冷冲压与普通冷冲压的工序差别不大，一般都有落料、拉深成形、冲孔切边、折边、整形等工序。
模具有特殊的要求，主要体现在工作型面的材质、硬度和表面处理上。
材质使用DC53、D2、SKDII等，采用PVD表面处理，硬度达到3300HV左右。
同时，模具调试复杂、困难，周期长。
一般采用油压机生产，需要较长的保压时间，产品的反弹、扭曲、起翘都比较严重。
热冲压与普通冷冲压有较大的区别。
热冲压是一种将含硼元素坯料加热并转移到成形工具中的工艺，成形和硬化一步完成，回火可以通过在压力机中零件冲压过程中自身的热量完成，零件可以获得超过1300MPa的抗拉强度和8%的伸长率。
由于硬化过程中部件仍被固定在模具内，变形被控制在最小。
热冲压一般有6道工序：剪板落料、热冲压、激光剪切和冲孔、喷丸除锈和涂防锈油，其中只有第二道工序热冲压使用模具。
热冲模与普通模具的区别也较大，内部要钻空以布置复杂的冷却水管，无拉延筋，工作型面的设计要考虑热胀冷缩的影响，使用耐高温的特殊模具钢，作业中要求快速合模，上下模的闭合高度较低，模具强度、寿命普遍低于冷冲压，生命周期一般在15万～30万件；另外，还需要加热装置、快速输送装置和冷却水循环系统。
每一车身有4000～5000个焊点，电阻点焊是车身构造中最重要的，也是重复性较好的连接方法之一。
超高强度板焊接时，需要较高的焊接力、较低的焊接电流、较长的熔核时间。
在设计焊枪的几何尺寸时，必须使焊接力有30%的富余量。
尽可能选择中频变压器，有利于焊珠形成，提高焊接质量。
选择硬度较高、导热较好的Cr-Cu电极头。
合理设置焊接规范，一般一把焊枪需要焊几个板组的多个焊点，需要通
过多次试片焊接试验，找到合适的交集。
电弧焊在汽车制造业的连接技术中仍是代表性的重要工艺，常用的是金属惰性气体焊（MIG）。
在汽车制造中，焊缝破坏性检验是控制焊接质量的关键方法，需要通过控制焊接参数（包括金属堆积、焊接电流、电流持续时间）来保证焊接有效。
必须限制电流脉冲后的持续时间，保证焊缝中热量足够，并有自回火的时间。