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【轻质材料】高强钢应该这样分类

 俊儿1966 2018-03-28

目前高强钢仍是汽车用金属材料的首选,也是最经济实惠的轻量化方案。汽车用钢有多种分类方法,目前国内国外还未有一个统一界定,今天我们就把几种被多数人公认并使用的高强钢分类方法做个简单介绍。


按强度

国际钢铁协会将高强钢分为传统高强钢HSS(Conventional High Strength Steel)和先进高强钢AHSS(Advanced High Strength Steel)。如图1所示。

传统高强钢HSS主要包括碳锰钢(C -Mn)、烘烤硬化钢(BH)、高强度无间隙原子钢(HSS -IF)和高强度低合金钢(HSLA);先进高强钢AHSS 主要包括双相钢(DP)、相变诱导塑性钢(TRIP)、马氏体钢(M)、复相钢(CP)、热成形钢(HF)和孪晶诱导塑性钢(TWIP)。

图1 国际钢铁协会的钢种分类

汽车选材一般按强度来进行选择,在这种分类中,高强钢HSS的屈服强度为210~550MPa,抗拉强度为270~700Mpa,超高强钢UHSS的屈服强度在550MPa以上,抗拉强度在700MPa以上。很多钢种可跨两个或多个强度等级。按照强度划分的高强钢分类如图2所示。

图2  按强度分类

高强钢-汽车工业的支柱视频: 

  

按组织

欧洲车身会议(ECB大会)对汽车用钢板的分类是按照冶金学的组织类型来分类的,将钢种分为传统软钢、高强度钢、先进高强度钢和超高强度钢等。如图3所示。

图3  ECB分类

下图为奥迪Q7的ECB钢种benchmark数据。

图4  ECB2015奥迪Q7钢种


按历程

汽车用钢已经历了多年的发展,首先是具有较低强塑积的第一代汽车钢,以及高强高塑性的第二代钢。目前正在开发低成本、高强高塑的第三代汽车用钢。汽车用钢按发展历程分类如图5所示。

强塑积(Pa%)=抗拉强度X延伸率如热成形钢的强塑积约为1500MPa(抗拉强度)X5%(延伸率)=7500MPa%即7.5Gpa;某TWIP钢的强塑积为1000MPa(抗拉强度)X60%(延伸率)=60000MPa%即60GPa。

图5  按发展历程分类

图6为汽车用钢发展历程示意图请注意,图中的以抗拉强度的分类与本文的强度分类不同。

图6  汽车用钢发展历程示意

  

钢铁世界

  • ULSAB钢制车身,看着挺美~

图7 ULASB钢制车身

Steel in the 21st Century: 


钢铁生产过程视频: 


  • 高强钢与碰撞

汽车车身采用高强钢HSS的多少将直接影响汽车碰撞的星级;提升安全性能,必然要采用高强钢和超高强钢。当然,这是钢铁企业通常的广告语,我们只是看看。

图8  高强钢使用量与碰撞星级

 

总结

目前主要有以上几种使用较多的高强钢分类方法,其实各种分类方法也是有一定联系与区别的。目前,就强度分类来说,有车企用屈服强度,有车企用抗拉强度。作者认为按屈服强度的大小来划分是比较合理的,毕竟屈服之后我们就很难保证性能了。

而ECB大会的高强钢分类是按冶金学特点来划分的,这必然导致有一些强度较低的如IF钢、BH钢划分为高强钢,这样,以这种计算方法得到的高强板比例就会高于国际钢铁协会的结果。


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