汽車用先進(jìn)高強鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展方向

1、汽車用先進(jìn)高強鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展方向*李? 揚, 劉漢武, 杜云慧, 張? 鵬( 北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院, 北京 100044)摘要? ? 闡述了先進(jìn)高強鋼板汽車零部件在減重、 安全方面的優(yōu)勢, 介紹了先進(jìn)高強鋼在汽車工業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀,簡單闡述了先進(jìn)高強鋼的成形工藝? ? 熱沖壓成形工藝研究, 指出了先進(jìn)高強鋼熱沖壓成形過程中遇到的主要問題, 探討了先進(jìn)高強鋼未來的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞? ?輕量化? 先進(jìn)高強鋼? 熱沖壓? 汽車applications and developments of ahss in automobile industryli yang, liu hanwu, d

2、u yunhui, zhang peng(school of m echanical, electronic and control engineering, beijing jiaotong university, beijing 100044)abstract? ? the advantages of the automobile parts of advanced high strength steel( ahss) in weight loss andsecurity are expanded on, and its applications in automobile industr

3、y are also introduced. furthermore, it gives a re?view of the materials and forming methods of hot stamping press technology of the ahss plate. the main problems ofthe hot stamping press process are pointed out. at last, the development trends in the applications in automobile in?dustry are also for

4、ecasted.key words? ? lightweight, ahss, hot stamping press, automobile?* 國家自然科學(xué)基金( 50974010)? 李揚: 女, 1985 年生, 碩士生, 研究方向為先進(jìn)高強鋼熱沖壓成形過程? tel: 010?51468375? e ?mail: liyanghegongda 126. com0? 引言隨著環(huán)境惡化和能源緊缺問題的日益加劇, 環(huán)保、 安全和節(jié)能的考慮成為汽車制造業(yè)的主要發(fā)展方向。在減少燃油消耗、 減低廢氣排放的諸多措施中, 降低車重效果最明顯。資料表明, 車重減輕 10%可節(jié)省燃油 3% 7%1- 4。

5、因此汽車輕量化成為了各大汽車生產(chǎn)廠提高競爭能力的關(guān)鍵。在汽車輕量化的推動下, 鋁合金、 鎂合金、 塑料等零部件的使用比例逐年增加, 使鋼鐵在汽車材料中的主導(dǎo)地位受到了威脅。鑒于這種情況, 世界各國鋼鐵公司都花費大量的人力、物力進(jìn)行綜合性能更優(yōu)異的鋼鐵材料的研究。研究汽車用新型鋼鐵材料的問題至關(guān)重要, 從某種程度上講, 最終關(guān)系到鋼鐵工業(yè)的生存與發(fā)展。1? 先進(jìn)高強鋼在汽車工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀鋼鐵材料、 鋁和塑料是制造汽車的 3 大材料。鋁合金發(fā)展很快,已經(jīng)向鋼鐵材料在汽車制造中的統(tǒng)治地位發(fā)起挑戰(zhàn), 其優(yōu)點是質(zhì)量輕。從耐載荷與耐疲勞強度看, 如果鋼的強度級別提高到 780mpa 級以上, 則會顯示出

6、比鋁合金更好的性能優(yōu)勢 5, 從而誕生了先進(jìn)高強鋼, 其在性能和減重安全方面對鋁合金發(fā)起挑戰(zhàn)。先進(jìn)高強鋼的出現(xiàn)在很大程度上鞏固了鋼鐵在材料領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。在實際車體制造方面, 近年來高強鋼板的應(yīng)用在不斷提高 5。國內(nèi)外開始不斷研究先進(jìn)高強鋼的種類和特性 6- 9。國際鋼鐵協(xié)會( iisi) 先進(jìn)高強鋼應(yīng)用指南第三版中將高強鋼分為傳統(tǒng)高強鋼( conventional hss) 和先進(jìn)高強鋼( ahss) 。傳統(tǒng)高強鋼主要包括碳錳(c?mn) 鋼、 烘烤硬化( bh) 鋼、 高強度無間隙原子( hss?if) 鋼和高強度低合金( hsla) 鋼;先進(jìn)高強鋼( ahss) 主要包括雙相(dp) 鋼

7、、 相變誘發(fā)塑性( trip) 鋼、 馬氏體級( m) 鋼、 復(fù)相( cp) 鋼、 熱成形(hf) 鋼和孿晶誘發(fā)塑性( twip) 鋼 5,10。傳統(tǒng)的高強鋼多是通過固溶、 析出和細(xì)化晶粒作為主要強化手段, 而先進(jìn)高強鋼( ahss) 是指通過相變進(jìn)行強化的鋼種, 組織中含有馬氏體、 貝氏體和/ 或殘余奧氏體, 包括雙相鋼( dp) 、 孿晶誘發(fā)塑性( trip) 鋼、 復(fù)相鋼( cp)和馬氏體級鋼( mart) 等。汽車用先進(jìn)高強鋼( ahss)分為熱軋、 冷軋和熱鍍鋅產(chǎn)品,其工藝特點都是通過相變實現(xiàn)強化。先進(jìn)高強鋼( ahss) 的強度( 500 1500mpa) 和塑性配合優(yōu)于普通高強鋼

8、, 并同時具有高強度和較好的成形性, 特別是加工硬化指數(shù)高, 有利于提高沖撞過程中的能量吸收,所以其在減重和安全性方面具有雙重優(yōu)勢。用價格 ?密度?強度作為指標(biāo),當(dāng)高強鋼強度超過一定值時, 就會比鋁合金顯示出更大的材料成本優(yōu)勢。由于當(dāng)前汽車零部件價格對銷售具有絕對影響,先進(jìn)高強鋼成為汽車公司給普通汽車減重的首選材料,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。1. 1? 國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀汽車工業(yè)的發(fā)展、 汽車產(chǎn)量和汽車保有量的增加, 在給人們出行帶來方便的同時, 也產(chǎn)生了油耗、 安全和環(huán)保 3 大?101?汽車用先進(jìn)高強鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展方向/ 李 ? 揚等問題。尤其自 2000 年以來, 中國汽車工業(yè)迅猛發(fā)展,使

9、以上安全環(huán)保問題日益突出, 為保證汽車工業(yè)的健康發(fā)展, 各國制定了相應(yīng)的法規(guī),而各國汽車工業(yè)認(rèn)為滿足各項嚴(yán)格的法規(guī)要求極為有效的手段是采用高強度輕量化材料。另外, 多家大型國外汽車廠商已在我國廣東省組建合資企業(yè),并設(shè)立多條整車生產(chǎn)線, 為零部件配套市場提供了很大的發(fā)展空間, 但大部分關(guān)鍵零部件仍然依賴進(jìn)口; 同時隨著能源的日益緊張,新一代節(jié)能環(huán)保型汽車需求日益增強, 必須利用先進(jìn)制造技術(shù),開發(fā)新一代的、 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵汽車零部件,以提高汽車關(guān)鍵零部件制造水平和整車配套能力,進(jìn)而提升我國汽車產(chǎn)業(yè)的競爭力。針對以上需求, 先進(jìn)高強鋼以其絕對的優(yōu)勢勝出, 其最大的優(yōu)勢就是: 提高材料的強度,

10、 在所要求的性能不變或略有提高的前提下, 減薄板材構(gòu)件的厚度, 因而降低構(gòu)件的質(zhì)量。目前, 國內(nèi)傳統(tǒng)高強鋼的品種和質(zhì)量與國外的差距不大, 相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)已由寶鋼負(fù)責(zé)制定完成。但是先進(jìn)高強鋼( ahss) 與歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)還有差距, 使用的標(biāo)準(zhǔn)也主要是這些國家和地區(qū)制定的標(biāo)準(zhǔn)。近幾年, 我國汽車工業(yè)的發(fā)展非常迅猛, 整體技術(shù)水平有了很大的提高, ahss的應(yīng)用也大幅度增加, 有利地促進(jìn)了國內(nèi)ahss 的開發(fā)和生產(chǎn)。目前, 寶鋼、 鞍鋼、 武鋼等主要鋼鐵企業(yè)都在積極開發(fā)ahss。其中寶鋼的 ahss 已形成了一定的批量生產(chǎn)能力,并負(fù)責(zé)制定了冷軋 dp 鋼國家標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)的寶鋼鋼鐵廠實施了一個汽

11、車輕量化的研究項目,它包括超輕車身( ulsab)、 超輕覆蓋件( ulsac)、 超輕懸掛件(ulsas) 和超輕概念車項目( ulsab?avc), 后者包括一個 2 門掀背轎車和一個 4 門中級轎車的設(shè)計。鋼板強度提高, 板厚就可以減薄, 從而有效減輕車重, 使用高強度鋼板代替原用鋼板后, 車身板厚可由 1. 0 1. 2mm 減為 0. 70. 8mm, 從而減輕車重達(dá)15% 20%, ulsab 和 ulsac 使用了大量高強鋼, 分別減重 25% 和 30%。ulsab?avc 概念車則達(dá)到了五星級的碰撞標(biāo)準(zhǔn), 且成本低適于家庭購買。1. 2? 國外的應(yīng)用現(xiàn)狀為了應(yīng)對來自非鋼材料的

12、挑戰(zhàn), 美國新一代汽車合作組織 pngv 進(jìn)行了 34km/l 車的開發(fā), 歐洲也進(jìn)行了 100km/3l 車的開發(fā), 國際鋼鐵協(xié)會( iisi) 的鋼鐵材料供應(yīng)廠家從1994 年至 1998 年聯(lián)合世界 18 個國家的 35 家鋼鐵企業(yè)共同推進(jìn)超輕型鋼制車體 ulsab ( ultra light steel auto body) 、ulsac( ultra light steel auto closure)、 ulsas( ultra lightsteel auto suspension) 的研究開發(fā)項目。ulsab 的目標(biāo)是在確保車體性能和沖撞安全性能, 且不增加成本的基礎(chǔ)上,通過大量采

13、用高強度鋼板, 并應(yīng)用液壓成形技術(shù)、 激光拼焊技術(shù)等使汽車車重減輕 25%; ulsac 的目標(biāo)是通過采用液壓成形框架結(jié)構(gòu), 汽車內(nèi)板部件最佳化, 以及高強鋼板的應(yīng)用, 使門窗結(jié)構(gòu)減重 25% ,車頂棚和前后蓋板減重 30%; ul?sas 的目標(biāo)是基于結(jié)構(gòu)分析, 對懸掛件( suspension) 形式進(jìn)行最佳化設(shè)計, 并進(jìn)行強度與成形性的最佳材料選擇, 以達(dá)到與鋁制超連接懸掛件的質(zhì)量基本相等, 使成本降低 20% ,其他鋼制懸掛件基本不增加成本, 車重減輕 20% 30%的目的。而 ulsab?avc( ulsab?advanced vehicle concept) 項目則是國際鋼鐵協(xié)會(

14、 iisi) 從 1999 年開始委托 pes ( por?sche engineering service inc. )設(shè)計, 由世界上 33 家鋼鐵公司共同完成的超輕型鋼制車體研究開發(fā)項目。該項目主要是通過靈活運用 ulsab ?ulsas 的成果以及先進(jìn)鋼鐵材料,在車體、 外板件、 車軸和驅(qū)動系統(tǒng)等進(jìn)行整車綜合全面采用輕量化設(shè)計方案。ulsab?avc 是對到 2004 年達(dá)到實用化的 c?class ( 相當(dāng)于 1500ml 級別) 和 pngv?class ( 相當(dāng)于2500ml 級別) 車采用先進(jìn)鋼鐵材料的輕量化設(shè)計方案, 對1999 年的 2 個級別代表車型實現(xiàn)整車減重 20%

15、30% 的目標(biāo)。在完成 ulsab 相關(guān)項目( 包括 ulsash 和 ulsac)后,阿賽洛( arcelor) 公司和蒂森( thyssen) 公司分別設(shè)計制造了大量采用高強鋼的概念車車身, 使車身減重分別達(dá)到20% 和24%。分析其用鋼情況, 發(fā)現(xiàn)未來車身用軟鋼大幅度下降, 而強度等級大于 800mpa 級的超高強鋼顯著增加?？v觀汽車廠在高強鋼使用方面的發(fā)展, 尤其是寶馬汽車公司, 近幾年的發(fā)展速度在歐美地區(qū)是較快的。寶馬 3 系列在不同年代上市的汽車用材料的平均最低屈服強度從 1997年版的 178mpa 猛增到 2004 年版的 294mpa, 增長了 65%,屈服強度在400mpa

16、的高強鋼的使用比例也大幅度增加, 而深沖軟鋼用量大幅減少。日本在高強度汽車板生產(chǎn)和使用方面原本就有明顯的優(yōu)勢。為保持這種優(yōu)勢, 日本于 1997 年啟動了? 超級鋼鐵材料?的國家研究計劃, 為期 10 年, 其主要目的是實現(xiàn)鋼鐵材料的強度翻番,壽命翻番。瑞典于1983 年由ssab 鋼板公司最早實現(xiàn)了ahss 中的dp 鋼的量產(chǎn)。另外, 美國的通用公司,15 年前其車身鋼板中78%采用低碳鋼, 高強鋼的使用很有限; 到2004 年高強鋼的使用率大幅度上升, 低碳鋼的使用率減少至 40% ,ahss 使用率達(dá)到12%; 2006 年ah ss 的使用率已至 18%11- 13。先進(jìn)高強鋼在世界范

17、圍內(nèi)已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用, 并顯示出在減重、 安全和環(huán)保方面的優(yōu)勢。所以有理由相信, 先進(jìn)高強鋼將會在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用, 并將成為給汽車減重的主要材料。2? 先進(jìn)高強鋼的成形方法簡介先進(jìn)高強鋼最大的優(yōu)勢是: 提高材料的強度, 在所要求的性能不變或略有提高的前提下, 減薄板材構(gòu)件的厚度, 因而減輕構(gòu)件的質(zhì)量。減薄和高強是先進(jìn)高強鋼在減重和安全方面的優(yōu)勢,但也對沖壓成形工藝提出了新的挑戰(zhàn)。減薄和高強對沖壓工藝而言是惡化成形性的雙重因素,不僅使車身零件在成形過程中易開裂, 而且易產(chǎn)生過量回彈, 沖壓件的回彈常用u 型槽的拉伸試驗來測定 14- 17。相對于軟鋼和傳統(tǒng)高強鋼, 先進(jìn)高強鋼的回彈

18、更大, 特別是當(dāng)鋼板原始強度大于 1000mpa時,傳統(tǒng)的冷沖壓方法就難以生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、 形狀相對復(fù)雜的車身零件, 這就需要恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方法 18。為解決這一難題,熱沖壓技術(shù)應(yīng)運而生。2005 年寶鋼研?102?材料導(dǎo)報 a: 綜述篇? 2011 年 7 月( 上) 第 25 卷第 7 期究院率先在國內(nèi)開展熱沖壓技術(shù)預(yù)研究, 2008 年又投入巨資啟動了此領(lǐng)域的大項目研究工作。經(jīng)過 3 年多的發(fā)展, 寶鋼已經(jīng)從熱沖壓技術(shù)的門外漢迅速崛起為中國熱沖壓領(lǐng)域的先驅(qū)者。至今, 寶鋼已經(jīng)基本掌握了熱沖壓系列核心技術(shù),實現(xiàn)了階段性的跨越式發(fā)展。2007 年年底, 上海寶鋼熱沖壓零部件有限公司正式成立。2008

19、年上半年, 寶鋼建成了以研發(fā)為主兼顧小批量生產(chǎn)的第一條熱沖壓產(chǎn)線。2009 年 9 月,寶鋼第 2 條熱沖壓生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。至今, 寶鋼已經(jīng)實現(xiàn)向華晨、 奇瑞、 長豐、 五菱等汽車廠小批量供貨, 熱沖壓零件的尺寸精度和力學(xué)性能均已達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平 17。對于先進(jìn)高強鋼的熱沖壓技術(shù), 主要是同濟(jì)大學(xué)、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)、 吉林大學(xué)、 上海大眾汽車和奇瑞汽車、 寶鋼研究院等相關(guān)研究單位在對熱沖壓技術(shù)、 關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行研究, 上海市對此還設(shè)立了專門的科研項目進(jìn)行資助。國內(nèi)大學(xué)研究高強度汽車板熱沖壓工藝取得成果較多的是同濟(jì)大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院, 他們選用的是安賽樂生產(chǎn)的 usibor1500高強度鋼板, 采

20、用熱模擬機(jī)和量身訂制的模具進(jìn)行試驗研究, 主要進(jìn)行了熱沖壓過程中, 鋼板的加熱溫度與鋼板內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化模式、 沖壓速度、 保壓時間、 冷卻臨界速度( 淬火速度)、 沖壓模具溫度變化對成形的影響等方面的模擬研究18。國內(nèi)實驗研究表明, 高強度汽車板熱沖壓加熱溫度以850 950? 為宜;模具在室溫下(即原始溫度 10 50 ? ) 對熱沖壓成形沒有明顯影響; 保壓時間一般為 155 260s, 冷卻速度一般大于等于21? /s, 淬火后零件溫度為200? 左右, 冷卻水臨界經(jīng)濟(jì)流速為 0. 7m/ s18。3? 先進(jìn)高強鋼在中國汽車工業(yè)中的發(fā)展前景2005 年我國汽車產(chǎn)品整車出口首次大于進(jìn)口1

21、9, 目前我國自主品牌取得較大的發(fā)展, 而且出口量增長, 中國汽車正迅速進(jìn)入國際市場。隨著汽車輕量化的發(fā)展, 節(jié)能、 排放和安全法規(guī)的日趨嚴(yán)格, 高強鋼和先進(jìn)高強鋼的用量將快速增長; 以國際鋼鐵協(xié)會組織的全世界 32 家鋼鐵公司和相關(guān)汽車行業(yè)的輕量化項目 ulsab?avc 的目標(biāo)和研發(fā)成果為例,高強鋼在白車車身中的使用越來越多, 為了滿足客戶的需求, 傳統(tǒng)的高強鋼和先進(jìn)高強鋼在將來會越來越多地采用。雖然在成形中遇到回彈等問題的挑戰(zhàn), 但相比于其他替代材料( 如鋁) , 高強鋼還是最具吸引力的材料。這一項目中,白車車身(biw) 的用材比例以及各種材料的一些主要參數(shù)20如表 1 所示。表 1

22、? ulsab?avc 車身制造使用的高強鋼比例及其主要參數(shù)table 1 ? the rate and main parameter of ahss used in the biw of ulsab?avc牌號主要性能最小 ?smpa最小 ?bmpa總 ?( 代表值)n 值( 5%15%)主要使用制作的汽車零部件主要成分比例/%dp 鋼dp280/60028060030 340. 21bdp300/50030050030 340. 16bdp350/60035060024 300. 22a、 b、 c、 e、 fdp400/70040070019 250. 14a、 bdp500/80050

23、080014 200. 13a、 b、 c、 fdp700/ 1000700100010 150. 13bc、 mn、 si、 p、 al、nb、 cr、 ti74trip 鋼 trip450/80045080026 320. 14a、 bc、 mn、 si、 p、 al、 nb、 v3mart 鋼mart950/ 120095012005 70. 09a、 bmart1250/1520125015204 60. 07ac、 mn、 si、 cr4cp鋼cp700/ 80070080010 150. 13bc、 mn、 si、 al、 cr、 ti1bh 鋼bh 210/34021034034

24、 390. 23bbh 260/37026037029 340. 18bc、 mn、 si、 p、 al10if 鋼if260/ 41026041034 380. 13cif300/ 42030042029 360. 21bc、 mn、 si、 p、 al、 nb、 ti4hsla鋼h sla350/45035045023 270. 14a、 b、 eh sla490/60049060021 260. 24fc、 mn、 si、 p、 al、 nb1軟鋼140/27014027038 440. 28a、 c、 d-其他sf570/ 64057064020 240. 14e-mnb1200160

25、04 50. 07ec、 mn、 b3? 注: a 為輔助零件, b 為車身結(jié)構(gòu)件, c 為擋板, d 為油箱, e 為懸掛件, f 為車輪? 從表1 中可以看出, 雙相鋼 74% , 馬氏體鋼 4% , trip鋼 3%, 復(fù)相鋼1% ,烘烤硬化鋼 10%, h sla 鋼 1% ,高強度if 鋼4%, 其他 3% , 經(jīng)統(tǒng)計得, 先進(jìn)高強鋼占82%, 高強鋼占15% ,其他占 3%。先進(jìn)高強鋼的用量達(dá)到了 80% 以上, 成為車身制造的主要材料, 其中雙相鋼( dp)用量最大。除了表1 中所給出的基本信息外, 在實際生產(chǎn)與應(yīng)用中還應(yīng)考慮到?103?汽車用先進(jìn)高強鋼的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展方向/ 李

26、 ? 揚等先進(jìn)高強鋼的價格因素。但價格是一個不斷變化的數(shù)字, 只具相對參考價值, 如 trip 鋼 2009 年的價位在6000 元/ t, 而2010 在 7000 元/t 以上。一般來說, 雙相鋼的價格每年在30 70 元/ kg 范圍波動。汽車輕量化項目的研究結(jié)果表明, 應(yīng)用先進(jìn)高強鋼板,在所要求的性能不變或略有提高的前提下, 減薄板材構(gòu)件的厚度, 降低構(gòu)件的質(zhì)量以使汽車輕量化; 同時不增加成本, 才有利于先進(jìn)高強鋼板的推廣應(yīng)用和輕量化的進(jìn)展; 大量使用先進(jìn)高強鋼是維護(hù)鋼鐵材料市場地位的唯一可行的途徑。由于汽車輕量化項目目標(biāo)指向未來的市場需求, 因此有理由相信鋼廠至少應(yīng)具備制造1000m

27、pa 級高強鋼的能力才能適于未來市場的需求。所以, 先進(jìn)高強鋼在汽車超輕鋼車身、超輕鋼車身?先進(jìn)概念車上應(yīng)用, 在減重、 節(jié)能、 提高安全性、降低排放等方面展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景和好的競爭力。我國先進(jìn)高強鋼的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢主要如下。( 1)目前國內(nèi)各大鋼鐵公司均在進(jìn)行先進(jìn)高強鋼的生產(chǎn)和研究,其中最具代表性的企業(yè)主要有寶鋼、 武鋼、 鞍鋼。( 2)先進(jìn)高強鋼應(yīng)用于汽車零部件中的情況如表 2 所示。表 2? 高強鋼板的應(yīng)用及作用table 2 ? the applications and function of ahss用高強鋼所制造的零件希望的零件性能保險杠、 加強板、 門防沖柱、邊梁加強筋高

28、壓潰強度、 高吸能發(fā)動機(jī)蓋板、 門外板、 行李箱蓋板高壓痕抗力車身邊梁、 橫梁高模量邊梁、 車輪疲勞強度? ( 3)防腐蝕性: 先進(jìn)高強鋼在強度和成形性方面展示了良好的應(yīng)用前景, 但是在現(xiàn)代汽車工業(yè)中, 不僅要采用高強度和先進(jìn)高強度鋼, 同時為保證汽車的防腐蝕性能, 還應(yīng)該加大鍍層板的研究和生產(chǎn), 并不斷提高鍍層板的品種和質(zhì)量來提高先進(jìn)高強鋼材料的抗腐蝕性。( 4)激光拼焊: 近年來激光拼焊板成形技術(shù)在國外發(fā)展得很快,這項技術(shù)應(yīng)用于汽車工業(yè)中, 可以更合理地對零件用材進(jìn)行設(shè)計和更好地使性能與結(jié)構(gòu)及材料匹配, 降低零件數(shù)量和成本,可以增加安全性、 減輕質(zhì)量、 減少加工工序、 提高效率,同時消除了

29、點焊焊點, 取消了在密封區(qū)的密封, 降低了成本、 改善了抗腐蝕性。因此, 我國也要加大拼焊板的研究和生產(chǎn)。( 5)成形方法的改進(jìn): 由于 ahss 成形問題不斷出現(xiàn), 使得 ah ss 在車體結(jié)構(gòu)上面臨成形和連接技術(shù)的新挑戰(zhàn) 20,我國要想擴(kuò)大先進(jìn)高強鋼在汽車工業(yè)中的應(yīng)用, 先進(jìn)的成形方法是未來的主要研究方向之一。液壓成形和內(nèi)高壓成形是高強度材料的重要成形方法, 也應(yīng)加大力度研究與開發(fā)。4? 結(jié)語在現(xiàn)代汽車設(shè)計制造中, 隨著輕量化、 安全性與節(jié)能減排要求的提高,新車的設(shè)計也一直在不斷地改善排放、 安全性及燃油效率,從而促使在許多新車項目中廣泛地應(yīng)用先進(jìn)高強鋼(ahss) 。但隨著 ahss 的

30、大量應(yīng)用, 與過去采用大量軟鋼相比, 成形中的起皺、 回彈、 模具損傷、 開裂、 翹曲等成形問題和困難大量出現(xiàn)。因此, 完善 ahss 的成形技術(shù)是先進(jìn)高強鋼下一階段的主要研究任務(wù), 包括以下幾個方面。( 1) 研究先進(jìn)高強鋼的熱沖壓成形防止回彈技術(shù)。材料特性決定了其成形工藝, 當(dāng)材料延伸率比較高時, 可以使用冷沖壓工藝成形汽車車身零件。但是材料的強度越高, 成形后零件的回彈越大, 因此防止這種成形缺陷的技術(shù)難度越大。( 2) 先進(jìn)高強鋼的熱沖壓成形的模具設(shè)計技術(shù)。在沖壓過程中要使升溫、 保溫與降溫過程模具內(nèi)溫度盡量均勻, 防止由于溫度不均而產(chǎn)生的熱應(yīng)力過高引起模具破壞; 另外沖壓設(shè)備的選擇也

31、是模具設(shè)計的難點。( 3) 研究先進(jìn)高強鋼熱沖壓成形計算機(jī)模擬技術(shù)。需要解決的關(guān)鍵問題是先進(jìn)高強鋼零件熱成形技術(shù)數(shù)字化建模技術(shù)的研究。參考文獻(xiàn)1? jeanneau m, pichant p. the trends of steel products in theeuropean automotive industry c/ /la revue de metallur?gies?cit, 20002? everett c oren. automotive materials and technologies forthe 21st century c/ /39t hmwsp conf. pro

32、c,iss,19983? yukihisa kuriyama, manabu takahashi, hiroshi ohashi.t rend of car weight reduction using high ?strength steelj .自動車技術(shù), 2001, 55( 4) : 514? 栗原雄毅, 近藤博史, 小松干也, 等. 日產(chǎn)技報 j . 世界金屬導(dǎo)報, 2007, 45( 10): 18575? 馬鳴圖. 先進(jìn)汽車用鋼 m. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007: 16? international iron and steel institute. ultralight

33、 steel autobody?advanced vehicle concept (ulsab ?avc) overview re ?port (2002) http: / www. worldautosteel. org7? international iron and steel institute. project reports on ul?tralight steel auto report( ulsab) ultralight steel autoclosure( u lsac) , ultralight steel auto body ?advancedvehicleconcep

34、t ( ulsab ?avc )http: / www.worldau?tosteel. org8 ? stuart keeler. forming characteristics of advanced high?strength steels c/ /great designs in steel,michigan,20059? konieczny a. on the formability of automotive trip steelsz . sae technical paper no. 2003?01?0521(2003)10 ludke b, pfestorf m . sheet

35、 steels for automotive applica ?tions, tms j . t he first international symposium on nio?bium microalloy, 2006, (10) : 1( 下轉(zhuǎn)第 109 頁)?104?材料導(dǎo)報 a: 綜述篇? 2011 年 7 月( 上) 第 25 卷第 7 期2001, 22( 1) : 6018 mardon j p, charquet d, senevat j. influence of composi ?tion and fabrication process on out?of?pile and

36、 in?pile proper?ties of m5 alloy c / zirconium in the nuelear industry:twelfth international symposium, astm st p 1354, 2000:50519 jeong y h, kim h g, kim d j, et al. influence of the nbconcentration in the alpha ?matrix on the corrosion behaviorof zr ?xnb binary alloysj . j nucl m ater, 2003, 323:

37、7220 扎依莫夫斯基 a c, 等著. 核動力用鋯合金m . 姚敏智譯.北京: 原子能出版社, 1988: 19921 kim h g, jeong y h. evaluation of the corrosion and oxidemicrostructural characteristics of pure zr and the zr ?1. 5nballoy j. met mater int, 2008, 14: 8322 jeong y h, lee k o, kim h g. correlation between mi ?crostructure and corrosion be

38、havior of zr ?nb binary alloy j . j nucl mater, 2002, 302: 923 李佩志, 李中奎, 等. 合金元素對 zr?nb 合金耐蝕性能的影響 j . 稀有金屬材料與工程, 1998, 27(6): 35624 park j y, choi b k, jeong y h, et al. corrosion behaviorof zr alloys with a high nb content j . j nucl mater, 2005,340: 23725 park j y, choi b k, yoo s j, et al. corros

39、ion behavior andoxide properties of zr?1. 1wt% nb?0. 05wt% cu alloy j . jnucl mater, 2006, 359: 5926 周邦新, 李強, 黃強, 等. 水化學(xué)對錯合金耐腐蝕性能影響的研究 j . 核動力工程, 2000, 21(5): 43927 劉建章. 核結(jié)構(gòu)材料 m . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007:11928 周邦新, 李強, 姚美意, 等. 鋯?4 合金在高壓釜中腐蝕時氧化膜顯微組織的演化 j . 核動力工程, 2005, 26(4): 36429 froideval a, degueldre c

40、, segre c u, et al. niobium spe ?ciation at the metal/oxide interface of corroded niobium?doped zircaloys:a x?ray absorption near ?edge structurestudy j . corrosion sci, 2008, 50: 131330 froideval a, abolhassani s, gavillet d, et al. microprobeanalysis of neutron irradiated and autoclaved zirconium

41、nio?bium claddings using synchrotron ?based hard x ?ray imagingand spectroscopyj . j nucl m ater, 2009, 385: 34631 kim h g, park s y, lee m h, et al. corrosion and micro?structural characteristics of zr ?nb alloys with different nbcontentsj. j nucl m ater, 2008, 373: 42932 park t y, yoo s j, choi b

42、k, et al. oxide microstructuresof advanced zr alloys corroded in 360 degrees c water loop j. j alloys compd, 2007, 437: 27433 tatsumi a, kensaku m, yaohiro i, et al. oxidation pro ?perties of zr?nb alloys at 500 600?under low oxygen po?tentialsj. corrosion sci, 2005, 47: 43534 yilmazbayhan a, m otta

43、 a t , comstock r j, et al. struc ?ture of zirconium alloy oxides formed in pure water studiedwith synchrotron radiation and optical microscopy: relationto corrosion rate j . j nucl mater, 2004, 324: 635 lin y p, woo o t. oxidation of ? ?zr and related phases inzr ?nb alloys: an electron microscopy investigation j. jnucl m ater, 2000, 277: 1136 kim h g,